SE523487C2 - Procedure for controlling a rectifier - Google Patents

Procedure for controlling a rectifier

Info

Publication number
SE523487C2
SE523487C2 SE0102532A SE0102532A SE523487C2 SE 523487 C2 SE523487 C2 SE 523487C2 SE 0102532 A SE0102532 A SE 0102532A SE 0102532 A SE0102532 A SE 0102532A SE 523487 C2 SE523487 C2 SE 523487C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
current
time
valve
phase
commutation
Prior art date
Application number
SE0102532A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0102532L (en
SE0102532D0 (en
Inventor
Staffan Norrga
Tomas Jonsson
Original Assignee
Abb Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abb Ab filed Critical Abb Ab
Priority to SE0102532A priority Critical patent/SE523487C2/en
Publication of SE0102532D0 publication Critical patent/SE0102532D0/en
Priority to EP02744021A priority patent/EP1407532A1/en
Priority to US10/484,091 priority patent/US20040246746A1/en
Priority to PCT/SE2002/001195 priority patent/WO2003009460A1/en
Publication of SE0102532L publication Critical patent/SE0102532L/en
Publication of SE523487C2 publication Critical patent/SE523487C2/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/487Neutral point clamped inverters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4811Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode having auxiliary actively switched resonant commutation circuits connected to intermediate DC voltage or between two push-pull branches
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4826Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode operating from a resonant DC source, i.e. the DC input voltage varies periodically, e.g. resonant DC-link inverters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for controlling a VSC-converter provided with a resonant circuit (16). In connection with the effectuation of an intended commutation process ordered by the modulator (30), the control device (24) is made to send control signals to the current valves (2, 3) and auxiliary valve (18) that are taking part in the commutation process, for turning on or turning off thereof, at instants (t1) determined on the basis of a desired commutation instant (ttr) given by the modulator (30) and a calculation algorithm, which is based upon values of the phase current and the intermediate link voltage and knowledge about the influence the components included in the converter have on the intended commutation process, said calculation algorithm being elaborated in consideration of the condition that the desired commutation instant (t*tr) is to coincide with an equivalent transition instant (ttr) for the phase voltage, which equivalent transition instant (ttr) is estimaged with the aid of knowledge about the influence the components included in the convernter have on the transition of the phase voltage (uph(t)) during the intended commutation process.

Description

1:1»- 10 15 20 25 30 35 o o - . v, 523 487 l' I 2 - » » | v , , , ., elspänningsnät eller ett nät utan någon egen generering (ett dött växelspänningsnät). Ytterligare fördelar finns också. 1: 1 »- 10 15 20 25 30 35 o o -. v, 523 487 l 'I 2 - »» | v,,,., electrical network or a network without any own generation (a dead AC network). Additional benefits are also available.

En VSC-strömriktare kan ingå i en anläggning för överföring av elkraft via ett likspänningsnät för högspänd likström (HVDC), för att exempelvis överföra elkraften från likspänningsnätet till ett växelspänningsnät. l detta fall har strömriktaren sin likspän- ningssida ansluten till likspänningsnätet och sin växelspännings- sida ansluten till växelspänningsnätet. Strömriktaren kan dock även vara direkt ansluten till en last såsom en högspänd gene- rator eller motor, varvid strömriktaren har antingen sin likspän- ningssida eller sin växelspänningssida ansluten till genera- torn/motorn. Uppfinningen är inte begränsad till dessa applikatio- ner, utan strömriktaren kan lika väl vara avsedd för omvandling i en SVC (Static Var Compensator) eller en back-to-back station.A VSC converter can be included in a plant for the transmission of electric power via a direct voltage network for high-voltage direct current (HVDC), for example to transmit the electric power from the direct voltage network to an alternating voltage network. In this case, the converter has its DC side connected to the DC network and its AC side connected to the AC network. However, the converter can also be directly connected to a load such as a high-voltage generator or motor, the converter having either its DC voltage side or its AC voltage side connected to the generator / motor. The invention is not limited to these applications, but the converter may just as well be intended for conversion in an SVC (Static Var Compensator) or a back-to-back station.

Spänningarna på strömriktarens likspänningssida är med fördel höga, 10-400 kV, företrädesvis 130-400 kV. VSC-strömriktaren kan även ingå i andra typer av FACTS-anordningar (FACTS = Flexible Alternating Current Transmission) än de ovan angivna.The voltages on the DC side of the converter are advantageously high, 10-400 kV, preferably 130-400 kV. The VSC converter can also be included in other types of FACTS (FACTS = Flexible Alternating Current Transmission) devices than those listed above.

För att begränsa släckförlusterna i de släckbara halvledarele- menten hos strömriktarens strömventiler, d v s förlusterna i de släckbara halvledarelementen då dessa släcks, är det tidigare känt att anordna kapacitiva organ i form av så kallade snubber- kondensatorer kopplade parallellt över respektive släckbart halvledarelement. Det är även känt att förse strömriktaren med en så kallad resonanskrets för omladdning av nämnda snubber- kondensatorer i samband med kommutering av fasströmmen. Hä- rigenom blir det även möjligt att begränsa tändförlusterna i strömventilernas släckbara halvledarelement, d v s förlusterna i de släckbara halvledarelementen då dessa tänds.In order to limit the extinguishing losses in the extinguishing semiconductor elements of the converter current valves, i.e. the losses in the extinguishing semiconductor elements when they are extinguished, it is previously known to arrange capacitive means in the form of so-called snub capacitors connected in parallel across respective extinguishing semiconductor elements. It is also known to provide the converter with a so-called resonant circuit for recharging the said snub capacitors in connection with commutation of the phase current. This also makes it possible to limit the ignition losses in the extinguishing semiconductor elements of the current valves, ie the losses in the extinguished semiconductor elements when they are ignited.

En rad olika typer av väsentligen förlustfria kommuteringskretsar baserade på induktanser och kapacitanser har utvecklats och ta- gits i bruk för att sänka förlusterna hos VSC-strömriktare i sam- band med kommuteringar. Dessa typer av strömriktare benämnes på engelska "soft switched converter". Som exempel på sådana :rule 10 15 20 25 30 35 n v o ~ -n 523 487 ä e o oou nu strömriktare kan nämnas ARCP-strömriktare (Auxiliary Resonant Commutated Pole Converter). Dessa strömriktare innefattar en resonanskrets som är anordnad att åstadkomma omladdning av strömventilernas snubberkondensatorer i samband med kommu- tering av fasströmmen från ett Iikriktarorgan hos en strömventil till ett släckbart halvledarelement hos en annan strömventil så att nämnda halvledarelement kan tändas vid låg spänning istället för vid hög spänning, varigenom tändförlusterna i strömventilens halvledarelement begränsas. Resonanskretsen används även vid kommutering av fasströmmen från ett släckbart halvledarelement hos en strömventil till ett Iikriktarorgan hos en annan strömventil, d v s vid släckning av ett halvledarelement hos den första ström- ventilen, när fasströmmen är så låg att switchtiden för spän- ningen i fasuttaget annars skulle bli orimligt lång.A number of different types of substantially lossless commutation circuits based on inductances and capacitances have been developed and put into use to reduce the losses of VSC converters in connection with commutations. These types of converters are called in English "soft switched converter". As examples of such: rule 10 15 20 25 30 35 n v o ~ -n 523 487 ä e o oou now converters can be mentioned ARCP converters (Auxiliary Resonant Commutated Pole Converter). These converters comprise a resonant circuit which is arranged to cause recharging of the current capacitors of the current valves in connection with commutation of the phase current from a rectifier means of a current valve to a quenchable semiconductor element of another current valve so that said semiconductor element can be ignited at low voltage. , thereby limiting the ignition losses in the semiconductor element of the current valve. The resonant circuit is also used when commutating the phase current from a switchable semiconductor element of one current valve to a rectifier means of another current valve, ie when switching off a semiconductor element of the first current valve, when the phase current is so low that the switching voltage voltage would otherwise become unreasonably long.

Den uppfinningsenliga lösningen är allmänt tillämpbar hos ström- riktare av typen “soft switched converter", såsom exempelvis hos ovan nämnda typer av med resonanskrets försedda strömriktare.The solution according to the invention is generally applicable to converters of the "soft switched converter" type, such as, for example, to the above-mentioned types of converters provided with a resonant circuit.

Som ytterligare exempel på strömriktartyper hos vilka den upp- finningsenliga lösningen är tillämpbar kan nämnas tre-nivå ARCP-strömriktare av den typ som exempelvis beskrivs i "Three Level Auxiliary Resonant Pole Commutated Pole Inverter for High Power Applications", Cho J G, Baek J W, Yoo D W, Won C Y, IEEE, 1996, samt kvasiresonanta PWM-strömriktare av den typ som exempelvis beskrivs i patentskriften US 5572418.As further examples of converter types to which the inventive solution is applicable can be mentioned three-level ARCP converters of the type described, for example, in "Three Level Auxiliary Resonant Pole Commutated Pole Inverter for High Power Applications", Cho JG, Baek JW, Yoo DW, Won CY, IEEE, 1996, and quasi-resonant PWM converters of the type described, for example, in U.S. Pat. No. 5,574,2418.

Hos en strömriktare som ej uppvisar någon resonanskrets eller några snubberkondensatorer sker kommuteringen av fasström- men från exempelvis ett släckbart halvledarelement hos en första strömventil till ett Iikriktarorgan hos en andra strömventil i princip i samma ögonblick som halvledarelementet hos den första ström- ventilen släcks, dvs fasspänningen växlar från den ena pol- spänningen till den andra i princip i samma ögonblick som den första strömventilen släcks. Det föreligger normalt en mindre tidsfördröjning mellan den tidpunkt då en släcksignal till en strömventil avges från strömriktarens styrinrättning och den tid- punkt då släckningen av strömventilen, dvs släckningen av Jana: 10 15 20 25 30 35 523 487 l L' 4 strömventilens släckbara halvledarelement, verkligen verkställs.In a converter which does not have a resonant circuit or any snubber capacitors, the commutation of the phase current takes place from, for example, a switchable semiconductor element of a first current valve to a rectifier means of a second current valve in principle at the same moment as the semiconductor element of the first current valve is switched off. switches from one pole voltage to the other in principle at the same moment as the first current valve goes out. There is normally a smaller time delay between the time when a switch-off signal to a current valve is emitted from the converter control device and the time when the switch-off of the current valve, ie the switch-off of Jana: the switch-off semiconductor element of the current valve, really enforced.

Om man bortser från denna tidsfördröjning så kan styrinrätt- ningen i detta fall följaktligen vara anordnad att avge en släck- signal till den utgående strömventilen vid den önskade kommute- ringstidpunkt som ges av PWM-modulatorn. Vid en motsvarande kommutering hos en strömriktare av typen "soft switched con- verter" blir kommuteringsförloppet relativt långsamt, varigenom förändringen av fasspänningen sker relativt långsamt. Föränd- ringen hos fasspänningen under kommuteringsförloppet sker dessutom normalt ej heller linjärt i tiden hos en strömriktare av nämnda typ. Detta kan resultera i att den av modulatorn beord- rade utspänningen ej på ett korrekt sätt realiseras av strömrikta- ren, vilket i sin tur kan leda till följande problem: - lnstabilitet i mellanledsspänningsreglering och fasströmsregle- ring. (Strömriktaren ingår i allmänhet i en reglerkrets för styrning av dessa storheter.) - Ökat övertonsinnehåll i fasspänningen och därmed indirekt i fasströmmen.If this time delay is disregarded, the control device can in this case consequently be arranged to emit a switch-off signal to the outgoing current valve at the desired commutation time given by the PWM modulator. With a corresponding commutation of a "soft switched converter" type converter, the commutation process becomes relatively slow, whereby the change of the phase voltage takes place relatively slowly. In addition, the change of the phase voltage during the commutation process does not normally take place linearly in time with a converter of the type mentioned. This can result in the output voltage ordered by the modulator not being realized correctly by the inverter, which in turn can lead to the following problems: - Instability in intermediate link voltage control and phase current control. (The converter is generally included in a control circuit for controlling these quantities.) - Increased harmonic content in the phase voltage and thus indirectly in the phase current.

- Oönskade undertoner i fasspänningen, vilka kan resultera i oönskade fasströmmar samt i mättning av till strömriktaren an- slutna transformatorer.- Unwanted undertones in the phase voltage, which can result in unwanted phase currents and in saturation of transformers connected to the inverter.

- Dåligt utnyttjande av strömriktarens förmåga att leverera fas- spänning.- Poor utilization of the converter's ability to deliver phase voltage.

UPPFINNINGENS SYFTE Ett syfte med föreliggande uppfinning är att erbjuda ett förbättra förfarande för styrning av en med resonanskrets försedd VSC- strömriktare, vilket förfarande gör det möjligt att reducera ovan nämnda problem.OBJECT OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an improved method for controlling a VSC converter provided with a resonant circuit, which method makes it possible to reduce the above-mentioned problems.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN |||»| 10 15 20 25 30 35 ø o v n oo 525 487 I l 5 v - en u; Enligt uppfinningen uppnås nämnda syfte med hjälp av ett förfa- rande enligt patentkravet 1.SUMMARY OF THE INVENTION ||| »| 10 15 20 25 30 35 ø o v n oo 525 487 I l 5 v - en u; According to the invention, said object is achieved by means of a method according to claim 1.

Den uppfinningsenliga lösningen är baserad på det faktum att den här aktuella typen av resonanskrets är uppbyggd av väsent- ligen linjära element, såsom induktorer och kondensatorer, vilket gör det möjligt att utnyttja enkla matematiska samband för att bestämma lämpliga tidpunkter för sändande av styrsignaler till strömventilerna och hjälpventilen. Härigenom blir det möjligt att före initieringen av en kommutering beräkna när de olika styrsig- nalerna skall sändas till i kommuteringsförloppet deltagande strömventiler och hjälpventil för att tidpunkten för fasspänningens övergång från den ena till den andra polspänningen med önskad noggrannhet skall komma att sammanfalla med den av modula- torn beordrade kommuteringstidpunkten.The solution according to the invention is based on the fact that this type of resonant circuit in question is built up of substantially linear elements, such as inductors and capacitors, which makes it possible to use simple mathematical relationships to determine suitable times for transmitting control signals to the current valves and the auxiliary valve. This makes it possible to calculate before the initiation of a commutation when the various control signals are to be sent to current valves and auxiliary valves participating in the commutation process so that the time of the phase voltage transition from one to the other pole voltage coincides with the desired module. tower ordered the commutation time.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen beräknas tid- punkterna för avgivande av styrsignaler till strömventilerna och hjälpventilen med ledning av värdet på spänningen över mellan- ledet, värdet på fasströmmen, värdet på snubberkapacitansen och värdet på induktansen hos resonanskretsen. Tidpunkterna för avgivande av styrsignaler från styrinrättningen fastställs såle- des med utgångspunkt från parametrar som är konstanta eller åtminstone väsentligen konstanta under respektive kommute- ringsförlopp, såsom snubberkapacitansen och induktansen hos resonanskretsen, eller som varierar relativt långsamt under re- spektive kommuteringsförlopp, såsom mellanledsspänningen och fasströmmen, varför en relativt god noggrannhet kan uppnås vid beräkningen av nämnda tidpunkter.According to a preferred embodiment of the invention, the times for emitting control signals to the current valves and the auxiliary valve are calculated on the basis of the value of the voltage across the intermediate link, the value of the phase current, the value of the snubber capacitance and the value of the inductance of the resonant circuit. The times for outputting control signals from the control device are thus determined on the basis of parameters which are constant or at least substantially constant during the respective commutation processes, such as the snubber capacitance and inductance of the resonant circuit, or which vary relatively slowly during the respective commutation course and phase current. , why a relatively good accuracy can be achieved in the calculation of said times.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen tas variationen hos fasströmmen under kommuteringsförloppet i be- aktande vid beräkningen av nämnda tidpunkter. Härigenom er- hålls en ökad precision i styrningen. Det varierande värdet på fasströmmen under kommuteringsförloppet uppskattas företrä- desvis med hjälp av en linjär modell av den till fasuttaget an- slutna lasten. 10 15 20 25 30 35 ø v u u co -523 487 ' é ' n - u n n n « : u u; Ytterligare föredragna utföringsformer av det uppfinningsenliga förfarandet framgår av de osjälvständiga patentkraven och ef- terföljande beskrivning.According to a further preferred embodiment of the invention, the variation of the phase current during the commutation process is taken into account in the calculation of said times. This results in increased precision in the steering. The varying value of the phase current during the commutation process is preferably estimated with the aid of a linear model of the load connected to the phase socket. 10 15 20 25 30 35 ø v u u co -523 487 'é' n - u n n n «: u u; Further preferred embodiments of the method according to the invention appear from the dependent claims and the following description.

KORT BESKRIVNING AV RlTNlNGEN Uppfinningen kommer i det följande att närmare beskrivas med hjälp av utföringsexempel, med hänvisning till bifogade ritning.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING The invention will be described in more detail below by means of exemplary embodiments, with reference to the accompanying drawing.

Det visas i: Fig 1 Fig 2 Fig 3-5 Fig e Fig 7 Fig s Fig 9 ett förenklat kopplingsschema illustrerande en ström- riktare enligt en första utföringsform, ett förenklat kopplingsschema illustrerande en ström- riktare enligt en alternativ utföringsform, ström- och spänningskurvor under olika kommute- ringsförlopp, ett förenklat blockdiagram illustrerande ett styrsystem för verkställande av det uppfinningsenliga förfarandet, en kurva visande fasspänningens förändring under ett idealt kommuteringsförlopp, en första kurva visande fasspänningens förändring un- der ett kommuteringsförlopp hos en med en resonans- krets försedd strömriktare, och en andra kurva visande fasspänningens förändring un- der ett kommuteringsförlopp hos en med en resonans- krets försedd strömriktare. iriz: 10 15 20 25 30 35 u o n Q co v 523 487 ' '7 n e av: on DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER l Fig 1 illustreras en VSC-strömriktare. l Fig 1 är endast den del av strömriktaren som är ansluten till en fas hos en växelspän- ningsfasledning visad, varvid antalet faser normalt är tre, men det är även möjligt att detta utgör hela strömriktaren då denna är ansluten till ett enfas-växelspänningsnät. Den visade delen av strömriktaren utgör ett så kallat fasben och en strömriktare an- passad för exempelvis ett trefas-växelspänningsnät innefattar tre fasben av visad typ.It is shown in: Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3-5 Fig. E Fig. 7 Fig. Fig. 9 a simplified circuit diagram illustrating a converter according to a first embodiment, a simplified circuit diagram illustrating a converter according to an alternative embodiment, current and voltage curves during different commutation processes, a simplified block diagram illustrating a control system for carrying out the method according to the invention, a curve showing the change of the phase voltage during an ideal commutation process, a first curve showing the change of the phase voltage during a commutation process of a resonant circuit equipped with a resonant circuit. and a second curve showing the change of the phase voltage during a commutation process of a converter equipped with a resonant circuit. iriz: 10 15 20 25 30 35 u o n Q co v 523 487 '' 7 n e av: on DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS l Fig. 1 illustrates a VSC converter. Fig. 1 shows only the part of the converter which is connected to a phase of an alternating voltage phase line, the number of phases normally being three, but it is also possible that this constitutes the entire converter when it is connected to a single-phase AC mains. The shown part of the converter constitutes a so-called phase leg and a converter adapted for, for example, a three-phase AC voltage network comprises three phase legs of the type shown.

VSC-strömriktare är kända i ett flertal utföranden. l samtliga ut- föranden innefattar en VSC-strömriktare ett antal så kallade strömventiler, vilka var och en innefattar ett släckbart halvledar- element, såsom en IGBT (lnsulated Gate Bipolar Transistor) eller en GTO (Gate Turn-Off Thyristor), och ett antiparallellt därmed kopplat Iikriktarorgan i form av en diod, en så kallad frihjulsdiod.VSC converters are known in several embodiments. In all embodiments, a VSC converter comprises a number of so-called current valves, each of which comprises a quenchable semiconductor element, such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a GTO (Gate Turn-Off Thyristor), and an antiparallel thus connected rectifier means in the form of a diode, a so-called freewheel diode.

Varje släckbart halvledarelement är vid högspänningstillämp- ningar normalt uppbyggt av en mängd seriekopplade, simultant styrda släckbara halvledarkomponenter, såsom en mängd en- skilda lGBT-er eller GTO-er. Vid högspänningstillämpningar krävs nämligen ett förhållandevis stort antal sådana halvledar- komponenter för att hålla den spänning som varje strömventil måste hålla i blockerat tillstånd. På motsvarande sätt är varje lik- riktarorgan uppbyggt av en mängd seriekopplade likriktarkompo- nenter. De släckbara halvledarkomponenterna och likriktarkom- ponenterna är hos strömventilen anordnade i ett flertal serie- kopplade kretsar, vilka kretsar var och en innefattar bland annat en släckbar halvledarkomponent och en därmed antiparallellt kopplad likriktarkomponent.Each high-voltage semiconductor element is normally composed of a number of series-connected, simultaneously controlled extinguished semiconductor components, such as a number of individual IGBTs or GTOs. Namely, in high voltage applications, a relatively large number of such semiconductor components is required to maintain the voltage that each current valve must maintain in the blocked state. Correspondingly, each rectifier means is made up of a number of rectifier-connected rectifier components. The extinguishable semiconductor components and the rectifier components of the current valve are arranged in a plurality of series-connected circuits, which circuits each comprise, among other things, an extinguishable semiconductor component and a rectifier component connected thereto in parallel.

Fasbenet hos den i Fig 1 illustrerade strömriktaren 1 uppvisar två strömventiler 2, 3 seriekopplade mellan de båda polerna 4, 5 hos en likspänningssida hos strömriktaren. Ett mellanled 6 innefat- tande åtminstone en så kallad mellanledskondensator är anord- nad mellan de båda polerna 4, 5. Hos den i Fig 1 illustrerade a-iaa 10 15 20 25 30 35 a ø ø p nu 1523 487 8 n nu av strömriktaren innefattar mellanledet 6 två seriekopplade mellan- ledskondensatorer 7, 8. En mittpunkt 9 mellan dessa kondensato- rer 7, 8 är här, såsom brukligt, ansluten till jord, så att på detta sätt potentialerna +U,,/2 respektive -Ud/Z tillhandahålls hos re- spektive pol, varvid U, är spänningen mellan de båda polerna 4, 5. Jordpunkten 9 kan dock uteslutas, exempelvis vid SVC-till- lämpningar.The phase leg of the converter 1 illustrated in Fig. 1 has two current valves 2, 3 connected in series between the two poles 4, 5 of a direct voltage side of the converter. An intermediate link 6 comprising at least one so-called intermediate link capacitor is arranged between the two poles 4, 5. In the a-iaa 10 15 20 25 30 35 a ø ø p now 1523 487 8 n now illustrated by the converter the intermediate element 6 comprises two series-connected intermediate capacitors 7, 8. A center point 9 between these capacitors 7, 8 is here, as usual, connected to earth, so that in this way the potentials + U ,, / 2 and -Ud / Z provided at the respective pole, where U, is the voltage between the two poles 4, 5. The ground point 9 can, however, be omitted, for example in SVC applications.

En mittpunkt 10 hos seriekopplingen mellan de båda strömventi- lerna 2 och 3, vilken utgör strömriktarens fasuttag, är ansluten till en växelspänningsfasledning 11. På detta sätt uppdelas nämnda seriekoppling i två likadana delar med en strömventil 2 respek- tive 3 hos varje sådan del. l utförandet med tre fasben innefattar således strömriktaren tre fasuttag, vilka är anslutna till varsin växelspänningsfasledning hos ett trefas-växelspänningsnät. I re- gel är fasuttagen anslutna till växelspänningsnätet via elektrisk utrustning i form av brytare, transformatorer etc.A center point 10 of the series connection between the two current valves 2 and 3, which constitutes the phase socket of the converter, is connected to an alternating voltage phase line 11. In this way said series connection is divided into two equal parts with a current valve 2 and 3 of each such part. In the embodiment with three phase legs, the converter thus comprises three phase outlets, which are each connected to an alternating voltage phase line of a three-phase alternating voltage network. As a rule, the phase sockets are connected to the AC mains via electrical equipment in the form of switches, transformers, etc.

Hos den visade utföringsformen innefattar respektive strömventil 2, 3 i enlighet med vad som ovan angivits ett flertal seriekopp- lade kretsar 12, vilka kretsar var och en innefattar en släckbar halvledarkomponent 13, såsom en lGBT, en IGCT, en MOSFET, en JFET, en MCT eller en GTO, och en antiparallellt därmed kopplad likriktarkomponent 14 i form av en diod, en så kallad fri- hjulsdiod. Hos den i Fig 1 visade utföringsformen innefattar varje strömventil 2, 3 två seriekopplade kretsar 12 av ovan beskriven typ, men de seriekopplade kretsarna 12 kan vara så väl fler som färre till antalet. Beroende av bland annat den spänning för vil- ken strömriktaren är utformad kan antalet av nämnda seriekopp- lade kretsar 12 i respektive strömventil 2, 3 sträcka sig från två upp till flera hundra.In the embodiment shown, the respective current valves 2, 3 according to what has been stated above comprise a plurality of series-connected circuits 12, which circuits each comprise an extinguishable semiconductor component 13, such as an IGBT, an IGCT, a MOSFET, a JFET, a MCT or a GTO, and an anti-parallel rectifier component 14 in the form of a diode, a so-called free-wheel diode. In the embodiment shown in Fig. 1, each flow valve 2, 3 comprises two series-connected circuits 12 of the type described above, but the series-connected circuits 12 may be more or less in number. Depending on, among other things, the voltage for which the converter is designed, the number of said series-connected circuits 12 in the respective current valve 2, 3 can range from two up to several hundred.

Var och en av de seriekopplade kretsarna 12 hos respektive strömventil 2, 3 är försedd med en kondensator 15, här benämnd snubberkondensator, kopplad parallellt med den i kretsen ingå- ende släckbara halvledarkomponenten 13. Kapacitansen hos re- spektive snubberkondensator 15 måste vara så hög att en god >|||| 10 15 20 25 30 35 | o ø o on 523 487 ' 9 spänningsfördelning mellan de i respektive strömventil ingående släckbara halvledarkomponenterna 13 möjliggöres vid släckning av en strömventils släckbara halvledarkomponenter. Valet av ka- pacitans hos snubberkondensatorerna 15 anpassas från fall till fall och beror bland annat av strömhanteringsförmågan hos de släckbara halvledarkomponenterna 13 och likriktarkomponen- terna 14. Snubberkondensatorerna 15 bidrar till att begränsa släckförlusterna hos strömventilerna, d v s förlusterna i de släck- bara halvledarkomponenterna då dessa släcks.Each of the series-connected circuits 12 of the respective current valve 2, 3 is provided with a capacitor 15, herein referred to as the snubber capacitor, connected in parallel with the extinguishing semiconductor component 13 included in the circuit. The capacitance of the respective snubber capacitor 15 must be so high that a god> |||| 10 15 20 25 30 35 | Voltage distribution between the extinguishable semiconductor components 13 included in the respective current valve is made possible when the extinguishing semiconductor components of a current valve are extinguished. The choice of capacitance of the snubber capacitors 15 is adapted from case to case and depends, among other things, on the current handling capability of the extinguished semiconductor components 13 and the rectifier components 14. The snubber capacitors 15 help to limit the extinction losses of the current valves, ie the losses in the extinguishable semiconductors. goes out.

Vid släckning av halvledarkomponenterna 13 hos en strömventil kommer de snubberkondensatorer 15 som är kopplade över dessa halvledarkomponenter 13 att laddas upp. Om snubberkon- densatorerna 15 har kvar denna laddning när halvledarkompo- nenterna 13 sedan tänds uppkommer tändförluster hos halvle- darkomponenterna 13. De relativt högkapacitiva snubberkonden- satorer 15 som i detta sammanhang kommer i fråga ger i detta fall upphov till mycket höga tändförluster, vilka tändförluster omöjliggör användning av höga switchfrekvenser. För att elimi- nera eller åtminstone reducera dessa tändförluster, och möjlig- göra användning av höga switchfrekvenser, bringas snubberkon- densatorerna 15 att ingå i en resonanskrets 16. Härigenom blir det möjligt att åstadkomma urladdning av en strömventils snub- berkondensatorer 15 när strömventilens halvledarkomponenter 13 skall tändas så att spänningen över respektive halvledarkom- ponent 13 är lika med eller nära noll när den tänds, varigenom tändförlusterna begränsas.When the semiconductor components 13 of a current valve are switched off, the snubber capacitors 15 which are connected across these semiconductor components 13 will be charged. If the snubber capacitors 15 retain this charge when the semiconductor components 13 are then ignited, ignition losses occur at the semiconductor components 13. The relatively high-capacitive snubber capacitors 15 which come into question in this case give rise to very high ignition losses, which ignition losses makes it impossible to use high switching frequencies. In order to eliminate or at least reduce these ignition losses, and enable the use of high switching frequencies, the snub capacitors 15 are included in a resonant circuit 16. This makes it possible to discharge a snub capacitor 15 of a current valve when the semiconductor components 13 of the current valve shall be ignited so that the voltage across the respective semiconductor component 13 is equal to or close to zero when ignited, thereby limiting the ignition losses.

Det är även möjligt att låta en kondensator anordnad mellan fas- uttaget 10 och likspänningsmellanledets mittpunkt 9 ingå i reso- nanskretsen 16.It is also possible to include a capacitor arranged between the phase terminal 10 and the center point 9 of the direct voltage intermediate joint in the resonant circuit 16.

Resonanskretsen 16 är här av så kallad kvasiresonant typ, vilket innebär att resonansen endast initieras i samband med att strömmen skall kommuteras mellan två strömventiler, d vs då spänningen på strömriktarens fasuttag skall växlas. Resonans- kretsar av denna typ är kända i ett flertal utföranden. Exempelvis 10 15 20 25 30 35 523 487 1D beskrivs användningen av en kvasiresonant så kallad ARCP- krets av det i Fig 1 illustrerade utförandet i US 5047913. Även om det uppfinningsenliga förfarandet nedan kommer att exempli- fieras vid tillämpning hos en två-nivå ARCP-strömriktare betonas att förfarandet likväl är tillämpligt för styrning av vilken som helst annan med resonanskrets försedd strömriktare av typen “soft switched converter", såsom exempelvis strömriktare av tidigare exemplifierade utföranden.The resonant circuit 16 here is of the so-called quasi-resonant type, which means that the resonance is only initiated in connection with the current being commutated between two current valves, i.e. when the voltage on the phase socket of the converter is to be switched. Resonance circuits of this type are known in a number of embodiments. For example, 523 487 523 487 1D describes the use of a quasi-resonant so-called ARCP circuit of the embodiment illustrated in Fig. 1 in US 5047913. Although the method according to the invention below will be exemplified in the application of a two-level ARCP -converters, it is emphasized that the method is nevertheless applicable for controlling any other soft-switched converter of the "soft switched converter" type, such as, for example, converters of previously exemplified embodiments.

Hos den här aktuella typen av strömriktare används en resonan- skrets innefattande åtminstone en induktor och en med släckbara halvledarkomponenter försedd hjälpventil för omladdning av strömventilernas snubberkondensatorer i samband med kommu- tering av fasströmmen.In this type of converter in question, a resonant circuit is used comprising at least one inductor and an auxiliary valve provided with extinguishing semiconductor components for recharging the snub capacitors of the current valves in connection with commutation of the phase current.

Med uttrycket hjälpventil avses i denna beskrivning och efterföl- jande patentkrav en strömventil ingående i strömriktarens reso- nanskrets 16.The term auxiliary valve in this description and subsequent patent claims refers to a current valve included in the converter's resonant circuit 16.

Hos den i Fig 1 visade utföringsformen innefattar resonanskret- sen 16 en mellan fasuttaget 10 och mittpunkten 9 hos nämnda seriekoppling av mellanledskondensatorer 7, 8 anordnad serie- koppling av en induktor 17 och en hjälpventil 18. Hjälpventilen 18 innefattar här en uppsättning av två seriekopplade hjälpventil- kretsar 19, vilka vardera innefattar en släckbar halvledarkompo- nent 20, såsom en lGBT, en lGCT, en MOSFET, en JFET, en MCT eller en GTO, och en därmed antiparallellt kopplad likrik- tarkomponent 21 i form av en diod. De släckbara halvledarkom- ponenterna 20 hos de två hjälpventilkretsarna 19 är anordnade i motsatt polaritet i förhållande till varandra. Denna hjälpventil 18 utgör en dubbelriktad ventil som kan bringas att leda åt ena eller andra hållet.In the embodiment shown in Fig. 1, the resonant circuit 16 comprises a series connection of an inductor 17 and an auxiliary valve 18 arranged between the phase socket 10 and the center point 9 of said series connection of intermediate conductor capacitors 7. The auxiliary valve 18 here comprises a set of two series-connected auxiliary valves. circuits 19, each of which comprises a quenchable semiconductor component 20, such as an IGBT, an IgCT, a MOSFET, a JFET, an MCT or a GTO, and a rectifier component 21 connected thereto in the form of a diode. The quenchable semiconductor components 20 of the two auxiliary valve circuits 19 are arranged in opposite polarity with respect to each other. This auxiliary valve 18 constitutes a bidirectional valve which can be caused to lead in one or the other direction.

Hjälpventilen 18 kan även innefatta flera seriekopplade uppsätt- ningar av hjälpventilkretsar om så finnes lämpligt, såsom illustre- ras i Fig 2. Hos den i Fig 2 illustrerade utföringsformen innefattar resonanskretsen en hjälpventil 18 innefattande ett flertal serie- »unna 10 15 20 25 30 35 1523 487 .s= -' l .vu av 1'1 kopplade uppsättningar 22 av hjälpventilkretsar, där varje upp- sättning innefattar två seriekoppiade hjälpventilkretsar 19 av ovan beskriven typ. i Fig 2 visas endast två seriekoppiade upp- sättningar 22 av hjälpventilkretsar hos hjälpventilen 18 men an- talet sådana uppsättningar kan vara betydligt större än så. Anta- let uppsättningar av hjälpventilkretsar hos hjälpventilen 18 kan optimeras oberoende av antalet seriekoppiade kretsar 12 hos strömventilerna 2, 3, och beror bland annat av vilken spänning hjälpventilen skall förmå hålla i blockerat tillstånd och egenska- perna hos de enskilda halvledarkomponenter 20 som används.The auxiliary valve 18 may also include several series-connected sets of auxiliary valve circuits if appropriate, as illustrated in Fig. 2. In the embodiment illustrated in Fig. 2, the resonant circuit 18 comprises an auxiliary valve 18 comprising a plurality of series 1523 487 .s = - '1 .vu of 1'1 connected sets 22 of auxiliary valve circuits, each set comprising two series-connected auxiliary valve circuits 19 of the type described above. Fig. 2 shows only two series-connected sets 22 of auxiliary valve circuits of the auxiliary valve 18, but the number of such sets can be considerably larger than that. The number of sets of auxiliary valve circuits of the auxiliary valve 18 can be optimized independently of the number of series-connected circuits 12 of the current valves 2, 3, and depends, inter alia, on what voltage the auxiliary valve should be able to maintain in the blocked state and the properties of the individual semiconductor components 20 used.

Rent allmänt kan det konstateras att hjälpventilen 18 i blockerat tillstånd endast behöver hålla halva polspänningen, d v s Ud/2, till skillnad från strömventilerna 2, 3 vilka vardera måste vara di- mensionerad för att kunna hålla hela polspänningen U, i blocke- rat tillstånd.In general, it can be stated that the auxiliary valve 18 in the blocked state only needs to keep half the pole voltage, i.e. Ud / 2, in contrast to the current valves 2, 3, each of which must be dimensioned in order to be able to keep the entire pole voltage U, in the blocked state.

Varje uppsättning 22 av hjälpventilkretsar 19 hos hjälpventilen 18 är lämpligen, såsom illustreras i Fig 2, försedd med en egen styrenhet 23 som är anordnad att styra tändning och släckning av de i uppsättningen ingående släckbara halvledarkomponenterna 20, varvid samtliga styrenheter 23 hos hjälpventilen är anslutna till en gemensam styrinrättning 24 som är anordnad att sända styrsignaler till samtliga dessa styrenheter 23. Härigenom säker- ställs en simultan styrning av hjälpventilens samtliga hjälpventil- kretsar 19.Each set 22 of auxiliary valve circuits 19 of the auxiliary valve 18 is suitably, as illustrated in Fig. 2, provided with its own control unit 23 which is arranged to control the ignition and extinguishing of the extinguishable semiconductor components 20 included in the set, all control units 23 of the auxiliary valve being connected to a common control device 24 which is arranged to send control signals to all these control units 23. This ensures a simultaneous control of all the auxiliary valve circuits 19.

Det föredrages vidare att var och en av de i strömriktarens strömventiler 2, 3 ingående släckbara halvledarkomponenterna 13, såsom illustreras i Fig 2, är försedd med en egen styrenhet 25 som är anordnad att styra tändning och släckning av halvle- darkomponenten 13, varvid samtliga styrenheter 25 hos ström- ventilerna är anslutna till en gemensam styrinrättning 24, vilken är anordnad att sända styrsignaler till samtliga i en strömventil 2, 3 ingående styrenheter 25. Härigenom säkerställs en simultan styrning av en strömventils samtliga halvledarkomponenter 13.It is further preferred that each of the extinguishable semiconductor components 13 included in the converter current valves 2, 3, as illustrated in Fig. 2, is provided with its own control unit 25 which is arranged to control the switching on and off of the semiconductor component 13, all control units 25 of the current valves are connected to a common control device 24, which is arranged to send control signals to all control units 25 included in a current valve 2, 3. This ensures a simultaneous control of all semiconductor components 13 of a current valve.

Hjälpventilens styrenheter 23 och strömventilernas styrenheter 1:11) 10 15 20 25 30 35 523 487 12 u. -u 25 är här anslutna till en och samma styrinrättning 24, vilket är att föredra.The control units 23 of the auxiliary valve and the control units of the current valves 1:11) are here connected to one and the same control device 24, which is preferred.

Det finns tre grundförlopp för kommutering av fasströmmen hos en strömriktare av den i Fig 1 och 2 illustrerade typen, vilka grundförlopp kortfattat kommer att beskrivas i det följande.There are three basic processes for commutating the phase current of a converter of the type illustrated in Figs. 1 and 2, which basic processes will be briefly described in the following.

Den strömventil som inledningsvis, d v s då kommuteringsförlop- pet initieras, är strömsatt benämns i denna beskrivning och i ef- terföljande patentkrav "den första strömventilen" och den ström- ventil som skall strömsättas genom kommuteringen benämns "den andra strömventilen". Det inses att vilken av de två i Fig 1 och 2 illustrerade strömventilerna 2, 3 som vid varje specifikt kommuteringstillfälle utgör "den första" respektive "den andra" strömventilen varierar från fall till fall.The flow valve which is initially energized, i.e. when the commutation process is initiated, is referred to in this description and in the following claims as "the first flow valve" and the flow valve to be energized by the commutation is referred to as "the second flow valve". It will be appreciated that which of the two flow valves 2, 3 illustrated in Figs. 1 and 2 which at each specific commutation occasion constitute "the first" and "the second" flow valve, respectively, varies from case to case.

I denna beskrivning och i de efterföljande patentkraven avses med uttrycket "en av resonanskretsen icke bistådd kommutering" att den i resonanskretsen ingående seriekopplingen av hjälpven- til 18 och induktor 17 ej deltar i kommuteringsförloppet. Natur- ligtvis deltar dock resonanskretsens kapacitiva organ, dvs snubberkondensatorerna 15, i detta kommuteringsförlopp. På motsvarande sätt avses med uttrycket "en av resonanskretsen bistådd kommutering" att den i resonanskretsen ingående serie- kopplingen av hjälpventil 18 och induktor 17 deltar i kommute- ringsförloppet.In this description and in the following claims, the expression "a commutation not assisted by the resonant circuit" means that the series connection of the auxiliary valve 18 and inductor 17 included in the resonant circuit does not participate in the commutation process. Of course, however, the capacitive means of the resonant circuit, i.e. the snubber capacitors 15, participate in this commutation process. Correspondingly, the expression "a commutation assisted by the resonant circuit" means that the series connection of auxiliary valve 18 and inductor 17 included in the resonant circuit participates in the commutation process.

Ett första kommuteringsförlopp innebär kommutering av fas- strömmen från ett släckbart halvledarelement hos en strömsatt första strömventil 2, 3 till ett likriktarorgan hos en andra ström- ventil 3, 2 utan bistånd av resonanskretsen 16. Kommuterings- förloppet initieras genom att det släckbara halvledarelementet hos den första strömventilen släcks, varvid fasströmmen ip, åstadkommer en uppladdning av den första strömventilens kapa- citiva organ, d vs dess snubberkondensatorer 15, och en ur- laddning av den andra strömventilens kapacitiva organ, dvs dess snubberkondensatorer 15. Faspotentialen kommer härvid v~|vn 10 15 20 25 30 35 523 487 13 .-- »- att svänga från den ena polen till den andra polen. I Fig 3 illust- reras förändringen hos strömmen i,.g,,, och spänningen uígb, hos den första strömventilens släckbara halvledarelement under kommuteringsförloppet. Det släckbara halvledarelementet hos den första strömventilen släcks vid tidpunkten fo, varvid ström- men genom halvledarelementet i idealfallet direkt gär ner till noll.A first commutation process involves commutating the phase current from a quenchable semiconductor element of a energized first current valve 2, 3 to a rectifier means of a second current valve 3, 2 without the assistance of the resonant circuit 16. The commutation process is initiated by the quenchable semiconductor element of the the first current valve is switched off, whereby the phase current ip, causes a charging of the capacitive means of the first current valve, i.e. its snubber capacitors 15, and a discharge of the capacitive means of the second current valve, i.e. its snubber capacitors 15. The phase potential then becomes v ~ | vn 10 15 20 25 30 35 523 487 13 .-- »- to swing from one pole to the other pole. Fig. 3 illustrates the change of the current i, .g ,,, and the voltage uígb, of the extinguishing semiconductor element of the first current valve during the commutation process. The extinguishing semiconductor element of the first current valve is extinguished at time fo, whereby the current through the semiconductor element ideally goes directly down to zero.

I realiteten kommer halvledarelementet att uppvisa en viss efter- ledningsström. Fasströmmen iph kommer sedan att åstadkomma en uppladdning av den första strömventilens kapacitiva organ, varvid spänningen över detta och därmed över det släckbara halvledarelementet ökar väsentligen linjärt från noll till ett värde Ud motsvarande spänningen mellan polerna 4, 5. Det inses att släckningen av halvledarelementet hos den första strömventilen kan ske väsentligen utan några effektförluster.In reality, the semiconductor element will have a certain conduction current. The phase current iph will then cause a charge of the capacitive means of the first current valve, the voltage across it and thus over the extinguishable semiconductor element increasing substantially linearly from zero to a value Ud corresponding to the voltage between poles 4, 5. It will be appreciated that the extinction of the semiconductor element of the the first flow valve can be made substantially without any power losses.

Varaktigheten T, hos detta kommuteringsförlopp ges i idealfallet av formeln där Ud är spänningen över seriekopplingen 6 av mellanledskon- densatorer, ip. är fasströmmen och C, är snubberkapacitansen, d v s summan av total, seriekopplad snubberkapacitans för den ena ventilen 2, total, seriekopplad snubberkapacitans för den andra ventilen 3 samt i förekommande fall kapacitansen hos den mellan fasuttaget 10 och mellanledets mittpunkt 9 anordnade kondensatorn.The duration T, of this commutation process is ideally given by the formula where Ud is the voltage across the series connection 6 of intermediate capacitors, ip. is the phase current and C, is the snubber capacitance, i.e. the sum of total, series-connected snubber capacitance for one valve 2, total, series-connected snubber capacitance for the other valve 3 and, where applicable, the capacitance of the capacitor arranged between the phase outlet 10 and the intermediate point 9.

Ett andra kommuteringsförlopp innebär kommutering av fas- strömmen från ett släckbart halvledarelement hos en strömsatt första strömventil 2, 3 till ett likriktarorgan hos en andra ström- ventil 3, 2 med bistånd av resonanskretsen 16. Detta kommute- ringsförlopp utnyttjas vid låga fasströmmar för att påskynda kommuteringen. Kommuteringsförloppet initieras genom att den släckbara halvledarkomponenten (utföringsformen enligt Fig 1), arsa: 10 15 20 25 30 s23 487 1'4 nu nu eller i förekommande fall de släckbara halvledarkomponenterna (utföringsformen enligt Fig 2), som är spänningssatt(-a) hos hjälpventilen tänds. Samtidigt som halvledarkomponenten(-erna) hos hjälpventilen tänds släcks halvledarelementet hos den första strömventilen. För den händelse att så kallad boost-ström an- vänds i samband med kommuteringen släcks halvledarelementet hos den första strömventilen något efter det att halvledarkompo- nenten(-erna) hos hjälpventilen tänds. l det följande antas att ett förfarande utan användning av boost-ström tillämpas. En reso- nansperiod vidtar nu under vilken resonanskretsen tillhandahåller en ström till fasuttaget 10 som bidrar till uppladdning av den för- sta strömventilens snubberkondensatorer 15 och urladdning av den andra strömventilens snubberkondensatorer 15. Efter det att spänningen över den andra strömventilen sjunkit till noll eller till ett värde nära noll tänds det släckbara halvledarelementet hos den andra strömventilen. Efter det att strömmen i re- sonanskretsen sjunkit till noll eller till ett värde nära noll släcks den(de) släckbara halvledarkomponent(-er) 20 som inledningsvis tändes hos hjälpventilen 18.A second commutation process involves commutating the phase current from a quenchable semiconductor element of a energized first current valve 2, 3 to a rectifier means of a second current valve 3, 2 with the assistance of the resonant circuit 16. This commutation process is used at low phase currents to accelerate the commutation. The commutation process is initiated by the extinguishing semiconductor component (the embodiment according to Fig. 1), arsa: 10 15 20 25 30 s23 487 1'4 now or, where applicable, the extinguishing semiconductor components (the embodiment according to Fig. 2), which are energized (-a) the auxiliary valve lights up. At the same time as the semiconductor component (s) of the auxiliary valve lights up, the semiconductor element of the first current valve goes out. In the event that so-called boost current is used in connection with the commutation, the semiconductor element of the first current valve is switched off slightly after the semiconductor component (s) of the auxiliary valve are switched on. In the following, it is assumed that a method without the use of boost current is applied. A resonant period now takes place during which the resonant circuit provides a current to the phase socket 10 which contributes to charging the first current valve snub capacitors 15 and discharging the second current valve snub capacitors 15. After the voltage across the second current valve has dropped to zero or to a value close to zero, the extinguished semiconductor element of the second current valve lights up. After the current in the resonant circuit has dropped to zero or to a value close to zero, the quenchable semiconductor component (s) 20 which was initially turned on by the auxiliary valve 18 are extinguished.

För ett fall med ett balanserat mellanled, d v s då spänningarna ud, och u” över mellanledskondensatorerna är lika stora (ud,=u,,,=Ud/2), ges varaktigheten T,, hos detta kommuterings- förlopp av formeln: zz - ' Tu = i rr-Zarctan ----° Ilphl wo Ulf . .. 1 l ovan angivna formler ar wo = L . och Zo = Cm , varvid Lm res .t S är värdet på induktansen hos resonanskretsen och Cs såsom ti- digare nämnts är snubberkapacitansen.For a case with a balanced intermediate, ie when the voltages ud, and u "across the intermediate capacitors are equal (ud, = u ,,, = Ud / 2), the duration T ,, of this commutation process is given by the formula: zz - 'Tu = i rr-Zarctan ---- ° Ilphl wo Ulf. .. 1 l above formulas ar wo = L. and Zo = Cm, where Lm res .t S is the value of the inductance of the resonant circuit and Cs as previously mentioned is the snubber capacitance.

Ovan angivna formel för T,, justeras lämpligen för ett fall med obalanserat mellanled, d vs då spänningarna ud, och ud: över mellanledskondensatorerna är olika stora. :nano 10 15 20 25 30 35 n n p » nu 523 487 15 I Fig 4 illustreras förändringen hos strömmen im genom reso- nanskretsen och fasspänningen ud, under det ovan beskrivna kommuteringsförloppet. Den(de) släckbara halvledarkomponen- ten(-erna) hos hjälpventilen 18 tänds vid tidpunkten 1,. l det i Fig 4 illustrerade fallet utnyttjas ingen boost-ström, varför det släck- bara halvledarelementet hos den första strömventilen släcks vid samma tidpunkt 1,.The above formula for T ,, is suitably adjusted for a case of unbalanced intermediate, i.e. when the voltages ud, and ud: across the intermediate capacitors are different sizes. : nano 10 15 20 25 30 35 n n p »nu 523 487 15 Fig. 4 illustrates the change of the current im through the resonant circuit and the phase voltage out, during the commutation process described above. The extinguishing semiconductor component (s) of the auxiliary valve 18 lights up at time 1,. In the case illustrated in Fig. 4, no boost current is used, so the extinguishing semiconductor element of the first current valve is extinguished at the same time 1.

Ett tredje kommuteringsförlopp innebär kommutering av fas- strömmen från ett likriktarorgan hos en strömsatt första ström- ventil 2, 3 till ett släckbart halvledarelement hos en andra ström- ventil 3, 2 med bistånd av resonanskretsen 16. Kommuterings- förloppet initieras genom att den släckbara halvledarkomponen- ten (utföringsformen enligt Fig 1), eller i förekommande fall de släckbara halvledarkomponenterna (utföringsformen enligt Fig 2), som är spänningssatt(-a) hos hjälpventilen tänds, varvid en så kallad upprampningsperiod inleds. Under upprampningsperioden ökar strömmen i resonanskretsen, under inverkan av spänningen uu. ud, över endera av mellanledskondensatorerna 7, 8, från noll till ett värde motsvarande fasströmmen idd. l idealfallet är spän- ningarna ud, och ud, över mellanledskondensatorerna lika stora men i praktiken kan de skilja sig något från varandra. Varaktig- heten Td, hos upprampningsperioden ges i idealfallet av formeln där LM är värdet på induktansen hos resonanskretsen och ud, motsvarar spänningen ud, mellan en första 4 av polerna och mellanledskondensatorernas mittpunkt 9, d vs spänningen över mellanledskondensatorn 7, vid kommutering av fasströmmen id, från en strömventil 2 anordnad mellan nämnda första pol 4 och fasuttaget 10 till en strömventil 3 anordnad mellan den andra polen 5 och fasuttaget 10, medan ud, motsvarar spänningen ud, mellan mellanledskondensatorernas mittpunkt 9 och den andra :Juan 10 15 20 25 30 n ø o a un S23 487 16 polen 5, d vs spänningen över mellanledskondensatorn 8, vid kommutering av fasströmmen ip, från en strömventil 3 anordnad mellan den andra polen 5 och fasuttaget 10 till en strömventil 2 anordnad mellan den första polen 4 och fasuttaget 10. I idealfal- let motsvarar Lm värdet på induktansen hos resonanskretsens induktor, men i praktiken påverkas resonanskretsens induktans LM även av induktanser hos övriga komponenter hos resonans- kretsen.A third commutation process involves commutating the phase current from a rectifier means of a energized first current valve 2, 3 to a quenchable semiconductor element of a second current valve 3, 2 with the assistance of the resonant circuit 16. The commutation process is initiated by the quenchable semiconductor component (the embodiment according to Fig. 1), or, where applicable, the extinguished semiconductor components (the embodiment according to Fig. 2), which are energized (-a) of the auxiliary valve, are ignited, whereby a so-called ramp-up period begins. During the ramp-up period, the current in the resonant circuit increases, under the influence of the voltage uu. ud, across either of the intermediate capacitors 7, 8, from zero to a value corresponding to the phase current idd. Ideally, the voltages out, and out, across the intermediate capacitors are equal, but in practice they may differ slightly from each other. The duration Td, of the ramp-up period is ideally given by the formula where LM is the value of the inductance of the resonant circuit and ud, the voltage ud, between a first 4 of the poles and the center point 9 of the intermediate capacitors, corresponds to the voltage across the intermediate capacitor 7, , from a current valve 2 arranged between said first pole 4 and the phase terminal 10 to a current valve 3 arranged between the second pole 5 and the phase terminal 10, while ud, the voltage ud, corresponds to the center point 9 of the intermediate capacitors and the second: Juan 10 15 20 25 30 n When the commutation of the phase current ip, from a current valve 3 arranged between the second pole 5 and the phase terminal 10 to a current valve 2 arranged between the first pole 4 and the phase terminal 10. I ideally, Lm corresponds to the value of the inductance of the inductor of the resonant circuit, but in practice the inductance LM of the resonant circuit is also affected by inductance. r of other components of the resonant circuit.

När strömmen genom resonanskretsen når ett värde motsva- rande fasströmmen ip, inträder en resonansperiod under vilken den första strömventilens snubberkondensatorer 15 laddas upp och den andra strömventilens snubberkondensatorer 15 laddas ur. När spänningen över den andra strömventilen sjunkit till noll eller till ett värde nära noll tänds det släckbara halvledarele- mentet hos den andra strömventilen. Varaktigheten TM hos reso- nansperioden ges i idealfallet av formeln __ 71' TFES _ i? mo däfcoo= IC.When the current through the resonant circuit reaches a value corresponding to the phase current ip, a resonant period occurs during which the snub capacitors 15 of the first current valve are charged and the snub capacitors 15 of the second current valve are discharged. When the voltage across the second current valve has dropped to zero or to a value close to zero, the extinguishing semiconductor element of the second current valve lights up. The duration TM of the resonance period is ideally given by the formula __ 71 'TFES _ i? mo däfcoo = IC.

S L 76A' Efter resonansperioden inträder en så kallad nedrampningspe- riod under vilken strömmen i resonanskretsen minskar till noll från ett värde motsvarande fasströmmen iph. Varaktigheten TW, hos nedrampningsperioden ges i idealfallet av formeln där ud, motsvarar spänningen ud, mellan mellanledskondensato- rernas mittpunkt 9 och den andra polen 5, d v s spänningen över mellanledskondensatorn 8, vid kommutering av fasströmmen ip, från en strömventil 2 anordnad mellan den första polen 4 och Io|»; 10 15 20 25 30 35 » ~ o Q nu u 523 487 0- nu 17 fasuttaget 10 till en strömventil 3 anordnad mellan den andra polen 5 och fasuttaget 10, medan ud, motsvarar spänningen ud, mellan den första polen 4 och mellanledskondensatorernas mitt- punkt 9, d vs spänningen över mellanledskondensatorn 7, vid kommutering av fasströmmen 1,, från en strömventil 3 anordnad mellan den andra polen 5 och fasuttaget 10 till en strömventil 2 anordnad mellan den första polen 4 och fasuttaget 10.S L 76A 'After the resonant period, a so-called ramp-down period occurs during which the current in the resonant circuit decreases to zero from a value corresponding to the phase current iph. The duration TW, of the ramp-down period is ideally given by the formula where ud, the voltage ud, corresponds to the midpoint 9 of the intermediate capacitors and the second pole 5, i.e. the voltage across the intermediate capacitor 8, when commutating the phase current ip, from a current valve 2 arranged between the first pole 4 and Io | »; 10 15 20 25 30 35 »~ o Q nu u 523 487 0- nu 17 the phase terminal 10 of a current valve 3 arranged between the second pole 5 and the phase terminal 10, while ud, corresponds to the voltage ud, between the first pole 4 and the center of the intermediate capacitors. point 9, d vs the voltage across the intermediate capacitor 7, when commutating the phase current 1 ,, from a current valve 3 arranged between the second pole 5 and the phase terminal 10 to a current valve 2 arranged between the first pole 4 and the phase terminal 10.

När nedrampningsperloden är över och strömmen sjunkit till noll i resonanskretsen släcks den(de) släckbara halvledarkomponent(- er) 20 som inledningsvis tändes hos hjälpventilen 18. l Fig 5 illustreras förändringen hos strömmen im, genom reso- nanskretsen och fasspänningen u,,,, under det ovan beskrivna kommuteringsförloppet.When the ramp-down lead is over and the current has dropped to zero in the resonant circuit, the quenchable semiconductor component (s) which was initially ignited at the auxiliary valve 18 is extinguished. Fig. 5 illustrates the change of the current im, by the resonant circuit and the phase voltage u ,,,, during the commutation process described above.

Styrinrättningen 24 tillförs signaler representerande de önskade kommuteringstidpunkterna rf, från en i Fig 6 schematiskt illustre- rad modulator 30, vilken företrädesvis utgörs av en PWM-modu- lator (PWM = Pulse Width Modulation). I ett idealfall sker en be- ordrad kommutering direkt i ett enda steg vid den av modulatorn angivna kommuteringstidpunkten z,',, såsom illustreras i Fig 7, d v s fasspänningen övergår i ett enda steg från den ena pols- pännningen till den andra. Hos en strömriktare försedd med en resonanskrets förändrar sig dock faspotentialen relativt långsamt under ett kommuteringsförlopp, såsom exemplifieras i Fig 8. Den tidpunkt som är relevant med avseende på genereringen av styr- signaler hos modulatorn 30 är i Fig 8 indikerad med 1,, och be- nämnes här den ekvivalenta övergångstidpunkten. Denna tid- punkt 1,, representerar den tidpunkt då fasspänningens övergång från den ena polspänningen till den andra kan sägas inträffa. För att strömriktaren skall arbeta på optimalt sätt bör strömriktaren styras så att den av modulatorn angivna kommuteringstidpunkten rf, kommer att överensstämma med den ekvivalenta övergångs- tidpunkten z,,. -u>:o 10 15 20 25 30 523 487 1.8 Den ekvivalenta övergångstidpunkten 1,, kan definieras enligt följande: - Då övergången hos fasspänningen uphu), d v s förändringen hos fasspänningen uphu) i tiden, under ett kommuteringsförlopp är "symmetrisk" kring tidsaxeln sammanfaller den ekvivalenta över- gångstidpunkten 1,, med fasspänningens nollgenomgång. Ett så- dant "symmetriskt" fall illustreras i Fig 8.The control device 24 is supplied with signals representing the desired commutation times rf, from a modulator 30 schematically illustrated in Fig. 6, which is preferably a PWM modulator (PWM = Pulse Width Modulation). In an ideal case, an ordered commutation takes place directly in a single step at the commutation time z 1 'indicated by the modulator, as illustrated in Fig. 7, i.e. the phase voltage passes in a single step from one pole voltage to the other. In a converter equipped with a resonant circuit, however, the phase potential changes relatively slowly during a commutation process, as exemplified in Fig. 8. The time which is relevant with respect to the generation of control signals of the modulator 30 is indicated in Fig. 8 by - the equivalent transition time is mentioned here. This time 1 represents the time when the phase voltage transition from one pole voltage to the other can be said to occur. In order for the converter to operate optimally, the converter should be controlled so that the commutation time rf specified by the modulator will correspond to the equivalent transition time z ,,. -u>: o 10 15 20 25 30 523 487 1.8 The equivalent transition time 1 ,, can be defined as follows: - When the transition of the phase voltage uphu), ie the change of the phase voltage uphu) in time, during a commutation process is "symmetrical" about the time axis the equivalent transition time 1 ,, coincides with the zero crossing of the phase voltage. Such a "symmetrical" case is illustrated in Fig. 8.

- Då övergången hos fasspänningen uphu) under ett kommute- ringsförlopp ej är "symmetrisk" kring tidsaxeln ges den ekviva- lenta övergångstidpunkten 1,, av följande villkor tlf+tc Iup,,(z)dr = 0 :lr -Ic där f, är så vald att övergången hos fasspänningen up,,(r) ej på- börjats vid tidpunkten rw-z, och fullbordats vid tidpunkten z,,+r,.When the transition of the phase voltage uphu) during a commutation process is not "symmetrical" about the time axis, the equivalent transition time 1 ,, of the following conditions tlf + tc Iup ,, (z) dr = 0: lr -Ic where f, is so selected that the transition of the phase voltage up ,, (r) has not started at the time rw-z, and is completed at the time z ,, + r ,.

Ett exempel på en sådan "icke-symmetrisk" övergång hos fas- spänningen up,,(z) under ett kommuteringsförlopp illustreras i Fig 9. Övergången hos fasspänningen up,,(z) under ett kommuterings- förlopp är "symmetrisk" i de fall där uphno +f)= -u,,,,(:, -f), för o där ro representerar den tidpunkt då övergången, d v s föränd- ringen, hos fasspänningen uphu) påbörjas och z, den tidpunkt då övergången avslutas.An example of such a "non-symmetrical" transition of the phase voltage up ,, (z) during a commutation process is illustrated in Fig. 9. The transition of the phase voltage up ,, (z) during a commutation process is "symmetrical" in those cases where uphno + f) = -u ,,,, (:, -f), for o where ro represents the time when the transition, ie the change, of the phase voltage uphu) begins and z, the time when the transition ends.

Den ekvivalenta övergångstidpunkten 1,, kan uppskattas utgå- ende från kännedom om vilken inverkan de i strömriktaren ingå- ende komponenterna har på övergången hos fasspänningen uphu) under ett kommuteringsförlopp. 10 15 20 25 30 35 | o u ; no u 523 487 1'9 m: :a Enligt uppfinningen bringas styrinrättningen 24 vid verkställande av ett tilltänkt och av modulatorn 30 beordrat kommuteringsför- lopp att avge styrsignaler till i kommuteringsförloppet deltagande strömventiler 2, 3 och hjälpventil 18, för tändning eller släckning av dessa, vid tidpunkter r, som fastställs med utgångspunkt från en av modulatorn 30 angiven önskad kommuteringstidpunkt rf, och en beräkningsalgoritm, vilken är baserad på kännedom om vilken inverkan de i strömriktaren ingående komponenterna har på det tilltänkta kommuteringsförloppet samt vars indata utgörs av värden på fasströmmen ip, och mellanledsspänningen, varvid nämnda beräkningsalgoritm utformas med beaktande av villkoret att den önskade kommuteringstidpunkten rf, skall komma att sammanfalla med den ekvivalenta övergångstidpunkten z, för fasspänningen.The equivalent transition time 1 ,, can be estimated on the basis of knowledge of the effect of the components included in the converter on the transition of the phase voltage uphu) during a commutation process. 10 15 20 25 30 35 | o u; According to the invention, in the execution of an intended commutation process ordered by the modulator 30, the control device 24 is caused to emit control signals to current valves 2, 3 and auxiliary valve 18 participating in the commutation process, for switching them on or off. , at times r, which are determined on the basis of a desired commutation time rf specified by the modulator 30, and a calculation algorithm, which is based on knowledge of the effect of the components included in the converter on the intended commutation process and whose input data consists of values of the phase current ip , and the intermediate voltage, wherein said calculation algorithm is designed taking into account the condition that the desired commutation time rf, will coincide with the equivalent transition time z, for the phase voltage.

Nämnda beräkningsalgoritm baseras lämpligen på värdet på in- duktansen LM hos resonanskretsen 16, värdet på snubberkapa- citansen C,, samt uppmätta värden på mellanledsspänningen ud, respektive ud, och fasströmmen i”. Med hjälp av dessa paramet- rar är det möjligt att med tillräcklig noggrannhet fastställa vid vilka tidpunkter z, styrinrättningen 24 ska avge styrsignaler till strömriktarens strömventiler och hjälpventil för att strömventiler- nas släckbara halvledarelement och hjälpventilens släckbara halvledarkomponenter ska bringas att tända och släcka vid för de olika kommuteringsförloppen lämpliga ögonblick.Said calculation algorithm is suitably based on the value of the inductance LM of the resonant circuit 16, the value of the snubber capacitance C ,, and measured values of the intermediate voltage out, and out, respectively, and the phase current i ”. With the help of these parameters it is possible to determine with sufficient accuracy at which times z, the control device 24 shall emit control signals to the converter current valves and auxiliary valve so that the extinguishing semiconductor elements of the current valves and the extinguishing semiconductor components of the auxiliary valve are turned on and off. different commutation processes appropriate moments.

Den aktuella fasströmmen ip, vid kommuteringstillfället registre- ras med lämpligt medel för strömmätning, schematiskt indikerat vid 31 i Fig 6, vilket medel är anordnat att överföra mätsignaler till styrinrättningen 24.The current phase current ip, at the time of commutation, is registered with a suitable means for current measurement, schematically indicated at 31 in Fig. 6, which means is arranged to transmit measurement signals to the control device 24.

Strömriktaren innefattar lämpligen medel för mätning av spän- ningen ud, över respektive mellanledskondensator 7, 8, schema- tiskt indlkerade vid 32 i Fig 6, vilket medel är anordnat att över- föra mätsignaler till styrinrättningen 24. För den händelse att en |»;ø» 10 15 20 25 30 35 a . u o oo n 523 487 2'o mindre noggrannhet i styrningen av kommuteringsförloppen kan accepteras hos en specifik strömriktare kan man låta antaga att spänningen över respektive mellanledskondensator såsom i ide- alfallet motsvarar halva polspänningen, varvid nämnda medel 32 för spänningsmätning kan undvaras.The converter suitably comprises means for measuring the voltage out, across the respective intermediate capacitor 7, 8, schematically indented at 32 in Fig. 6, which means is arranged to transmit measurement signals to the control device 24. In the event that a | »; ø »10 15 20 25 30 35 a. 5 '48 less accuracy in the control of the commutation processes can be accepted with a specific converter, it can be assumed that the voltage across the respective intermediate capacitor as ideally corresponds to half the pole voltage, said means 32 for voltage measurement being dispensable.

Värdena på de parametrar som används i ovan nämnda beräk- ningsalgoritm, såsom snubberkapacitansen CS och induktansen Lm» fastställs lämpligen genom mätningar utförda på strömrikta- ren efter det att den monterats samman. Dessa mätningar kan med fördel utföras vid upprepade tillfällen under strömriktarens livslängd för att kompensera för förändringar hos nämnda vär- den. Härigenom säkerställs att någon menlig påverkan på kom- muteringsförloppens styrning ej förorsakas av de gradvisa för- ändringarna av nämnda värden som uppstår på grund av de med tiden uppkomna degenereringarna av resonanskretsens kompo- nenter. Med fördel kan värdena på snubberkapacitansen C, in- I duktansen LM samt övriga parametrar som används vid beräk- ningen av tidpunkterna z, fastställas genom rekursiv identifiering, vilket innebär att värdena på dessa parametrar kontinuerligt upp- dateras och justeras baserat på mätningar gjorda under tidigare kommuteringsförlopp.The values of the parameters used in the above-mentioned calculation algorithm, such as the snubber capacitance CS and the inductance Lm », are suitably determined by measurements performed on the inverter after it has been assembled. These measurements can advantageously be performed on repeated occasions during the life of the converter to compensate for changes in said values. This ensures that no adverse effect on the control of the commutation processes is caused by the gradual changes of the said values which arise due to the degenerations of the components of the resonant circuit which have arisen over time. Advantageously, the values of the snubber capacitance C, the inductance LM and other parameters used in the calculation of the times z can be determined by recursive identification, which means that the values of these parameters are continuously updated and adjusted based on measurements made during previous commutation process.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen tas variatio- nen hos fasströmmen iph under respektive kommuteringsförlopp i beaktande vid beräkningen tidpunkterna z, för avgivande av styr- signaler från styrinrättningen 24. Härigenom erhålls en ökad pre- cision i styrningen. Det varierande värdet på fasströmmen under kommuteringsförloppet uppskattas lämpligen med hjälp av en linjär modell av den till fasuttaget 10 anslutna lasten.According to a preferred embodiment of the invention, the variation of the phase current iph during the respective commutation process is taken into account when calculating the times z, for outputting control signals from the control device 24. This results in an increased precision in the control. The varying value of the phase current during the commutation process is suitably estimated by means of a linear model of the load connected to the phase socket 10.

Nedan ges exempel på lämpliga algoritmer för fastställandet av tidpunkterna r, för avgivande av styrsignaler från styrinrättningen 24 till strömventilerna 2, 3 och hjälpventilen 18 hos en ARCP- strömriktare i samband med de tidigare beskrivna typerna av kommuteringsförlopp. 10 15 20 25 30 35 ø c ø u oo n 523 487 221 Vid en av resonanskretsen icke bistådd kommutering av fas- strömmen ip, från ett släckbart halvledarelement hos en första strömventil 2, 3 till ett likriktarorgan hos en andra strömventil 3, 2 kan styrinrättningen vara anordnad att avge: - en släcksignal till den första strömventiien vid en första tidpunkt 1,, som ges av formeln där 1,, är den uppskattade tidsfördröjningen från det att släcksig- nalen avges från styrinrättningen 24 till det att släckningen av haivledareiementet hos den första strömventiien verkställs, samt - en tändsignal till den andra strömventiien vid eller efter en andra tidpunkt f” som ges av formeln där 1,, är den uppskattade tidsfördröjningen från det att tändsig- nalen avges från styrinrättningen 24 till det att tändningen av haivledareiementet hos den andra strömventiien verkställs.Below are examples of suitable algorithms for determining the times r, for outputting control signals from the control device 24 to the current valves 2, 3 and the auxiliary valve 18 of an ARCP converter in connection with the previously described types of commutation processes. In the case of a commutation of the phase current ip not assisted by the resonant circuit, from a quenchable semiconductor element of a first current valve 2, 3 to a rectifier means of a second current valve 3, 2 can the control device be arranged to emit: - a switch-off signal to the first current valve at a first time 1 ,, which is given by the formula where 1 ,, is the estimated time delay from the switch-off signal being emitted from the control device 24 to the switch-off of the hail conductor element of the the first current valve is executed, and - an ignition signal to the second current valve at or after a second time f "given by the formula where 1 ,, is the estimated time delay from the time the ignition signal is emitted from the control device 24 to the ignition of the shear conductor element of the the second current valve is executed.

I de ovan angivna formlerna för 1,, och r,, är T, varaktigheten hos det aktuella kommuteringsförloppet, företrädesvis uppskattad en- ligt tidigare angivna formel.In the above formulas for 1 ,, and r ,, T, the duration of the actual commutation process, is preferably estimated according to the previously stated formula.

För ökad noggrannhet hos styrningen kan det vara lämpligt att även ta efterledningen hos den första strömventilens haivledar- element i beaktande och justera beräkningen av varaktigheten T, och därmed beräkningarna av tidpunkterna 1,, och 1,, med hän- syn till denna efterledning. Efterledningens inverkan på kommu- teringsförloppet fastställs lämpligen genom mätningar utförda på strömriktaren efter det att den monterats samman, vilka mät- ningar kan upprepas under strömriktarens livslängd för att kom- 10 15 20 25 30 35 n a o ø uo 523 487 22 o 4 »en u. pensera för förändringar hos efterledningen orsakade av degene- reringar av strömriktarens komponenter.For increased accuracy of the control, it may be appropriate to also take into account the lead of the first flow valve sheathing element and adjust the calculation of the duration T, and thus the calculations of the times 1 ,, and 1 ,, with regard to this lead. The effect of the lead on the commutation process is suitably determined by measurements made on the inverter after it has been assembled, which measurements can be repeated during the service life of the inverter to reach 1023 20 25 30 35 nao ø uo 523 487 22 o 4 »en u think of changes in the aftermath caused by degeneration of the components of the inverter.

Vid ett kommuterlngsförlopp innebärande en av resonanskretsen bistådd kommutering av fasströmmen ip, från ett släckbart halv- ledarelement hos en första strömventil 2, 3 till ett likriktarorgan hos en andra strömventil 3, 2 kan styrinrättningen 24 vara anord- nad att avge: - en tändsignal till hjälpventilen 18 vid en första tidpunkt f", som ges av formeln där :ds är den uppskattade tidsfördröjningen från det att tändsig- nalen avges från styrinrättningen 24 till det att tändningen av av- sedd halvledarkomponent hos hjälpventilen 18 verkställs, - en släcksignal till den första strömventilen vid eller före en andra tidpunkt z", som ges av formeln 0 1 tnz = t" ' ET!! ' tai: där rd, är den uppskattade tidsfördröjningen från det att släcksig- nalen avges från styrinrättningen 24 till det att släckningen av halvledarelementet hos den första hjälpventilen verkställs, - en tändsignal till den andra strömventilen vid en tredje tidpunkt i", som ges av formeln . 1 tu: _' t” + ïT/l ' tas där rd, är den uppskattade tidsfördröjningen från det att tändsig- nalen avges från styrinrättningen 24 till det att tändningen av halvledarelementet hos den andra strömventilen verkställs, samt .l-»n 10 15 20 25 30 35 n I ø . no n 523 487 | ø o I | o I ,, - - Q . - u \ n ø nu 2°3 - en släcksignal till hjälpventilen 18 vid eller efter en fjärde tid- punkt z,,,, som ges av formeln _ . 1 tm _ tv + :Tu " [de där :dö är den uppskattade tidsfördröjningen från det att släcksig- nalen avges från styrinrättningen 24 till det att släckningen av avsedd halvledarkomponent hos hjälpventilen 18 verkställs.In a commutation process involving a commutation of the phase current ip assisted by the resonant circuit, from a quenchable semiconductor element of a first current valve 2, 3 to a rectifier means of a second current valve 3, 2, the control device 24 may be arranged to emit: - an ignition signal to the auxiliary valve 18 at a first time f ", which is given by the formula where: ds is the estimated time delay from the time the ignition signal is emitted from the control device 24 until the ignition of the intended semiconductor component of the auxiliary valve 18 is effected, - a blanking signal to the first the current valve at or before a second time z ", which is given by the formula 0 1 tnz = t" 'ET !!' tai: where rd, is the estimated time delay from the switch-off signal being emitted from the control device 24 to the switch-off of the semiconductor element at the first auxiliary valve, an ignition signal to the second flow valve is executed at a third time i ", given by the formula. 1 tu: _ 't ”+ ïT / l' is taken where rd, is the estimated time delay from the time the ignition signal is emitted from the control device 24 until the ignition of the semiconductor element of the second current valve is effected, and .l-» n 10 15 20 25 30 35 n I ø. no n 523 487 | ø o I | o I ,, - - Q. - u \ n ø nu 2 ° 3 - an extinguishing signal to the auxiliary valve 18 at or after a fourth time z ,,,, given by the formula _. 1 tm _ tv +: Tu "[those where: die is the estimated time delay from the time the extinguishing signal is emitted from the control device 24 until the extinguishing of the intended semiconductor component of the auxiliary valve 18 is carried out.

För den händelse att 1,” är större än eller lika med rd, kan natur- ligtvis styrinrättningen 24 vara anordnad att avge släcksignalen till den första strömventilen samtidigt med tändsignalen till hjälp- ventilen. På samma sätt kan styrinrättningen 24 vara anordnad att avge släcksignalen till hjälpventilen samtidigt med tändsigna- len till den andra strömventilen i det fall att :dö är större än eller lika med 145. l de ovan angivna formlerna för z,,,, rm, f", och 1,” är T,, varaktig- heten hos det aktuella kommuteringsförloppet, företrädesvis upp- skattad enligt tidigare angivna formel.In the event that 1, ”is greater than or equal to rd, the control device 24 can of course be arranged to deliver the extinguishing signal to the first current valve at the same time as the ignition signal to the auxiliary valve. In the same way, the control device 24 can be arranged to deliver the extinguishing signal to the auxiliary valve at the same time as the ignition signal to the second current valve in the event that: die is greater than or equal to 145. In the above formulas for z ,,,, rm, f ", and 1," is T ,, the duration of the current commutation process, preferably estimated according to the previously stated formula.

För ökad noggrannhet hos styrningen kan det vara lämpligt att även ta efterledningen hos den första strömventilens halvledar- element och/eller effektförlusterna i resonanskretsen och/eller ojämnheter i spänningsfördelningen mellan mellanledskonden- satorerna i beaktande och justera beräkningen av varaktigheten T,, och därmed beräkningarna av tidpunkterna z,,,, rm, t", och r,,_, med hänsyn till dessa faktorer. Nämnda faktorers inverkan på kommuteringsförloppet fastställs lämpligen genom mätningar ut- förda på strömriktaren efter det att den monterats samman, vilka mätningar kan upprepas under strömriktarens livslängd för att kompensera för förändringar orsakade av degenereringar hos strömriktarens komponenter. ».»n| 10 15 20 25 30 35 c I u c nu :S23 487 2'4 Vid ett kommuteringsförlopp innebärande en av resonanskretsen bistådd kommutering av fasströmmen iph från ett likriktarorgan hos en första strömventil 2, 3 till ett släckbart halvledarelement hos en andra strömventil 3, 2 kan styrinrättningen 24 vara anord- nad att avge: - en tändsignal till hjälpventilen 18 vid en första tidpunkt r,,,, som ges av formeln -l fll 2 f!! där rd, är den uppskattade tidsfördröjningen från det att tändsig- nalen avges från styrinrättningen 24 till det att tändningen av av- sedd halvledarkomponent hos hjälpventilen 18 verkställs, - en släcksignal till den första strömventilen vid eller före en andra tidpunkt z,,,, som ges av formeln I 1 tm: = trf ' Tm ' :Tres ' tas där :ds är den uppskattade tidsfördröjningen från det att släcksig- nalen avges från styrinrättningen 24 till det att släckningen av halvledarelementet hos den första hjälpventilen verkställs, - en tändsignal till den andra strömventilen vid en tredje tidpunkt r,,,, som ges av formeln . 1 tills _ t» + 5 Tre: ' [49 där zdg är den uppskattade tldsfördröjningen från det att tändsig- nalen avges från styrinrättningen 24 till det att tändningen av halvledarelementet hos den andra strömventilen verkställs, samt - en släcksignal till hjälpventilen 18 vid eller efter en fjärde tid- punkt z,,,,, som ges av formeln 10 15 20 25 30 35 n n u ø ro a 523 487 25 . 1 tum = t” + 5 Tre; + Tur' tum där rm är den uppskattade tidsfördröjningen från det att släck- signalen avges från styrinrättningen 24 till det att släckningen av avsedd halvledarkomponent hos hjälpventilen 18 verkställs.For increased accuracy of the control, it may be appropriate to also take into account the conduction of the semiconductor element of the first current valve and / or the power losses in the resonant circuit and / or irregularities in the voltage distribution between the intermediate capacitors and thus the calculation of the duration T the times z ,,,, rm, t ", and r ,, _, with regard to these factors. The influence of said factors on the commutation process is suitably determined by measurements made on the converter after it has been assembled, which measurements can be repeated under the converter. lifetime to compensate for changes caused by degenerations of the components of the inverter. ».» n | 10 15 20 25 30 35 c I uc now: S23 487 2'4 In a commutation process involving a commutation of the phase current iph assisted by the rectifier circuit from a rectifier means of a first flow valve 2, 3 to a quenchable semiconductor element of a second flow valve 3, 2 can be controlled the correction 24 be arranged to emit: - an ignition signal to the auxiliary valve 18 at a first time r ,,,, which is given by the formula -l fll 2 f !! where rd, is the estimated time delay from the time the ignition signal is emitted from the control device 24 until the ignition of the intended semiconductor component of the auxiliary valve 18 is effected, - an extinguishing signal to the first current valve at or before a second time z is given by the formula I 1 tm: = trf 'Tm': Tres' is taken where: ds is the estimated time delay from the extinguishing signal being emitted from the control device 24 until the extinguishing of the semiconductor element of the first auxiliary valve is effected, - an ignition signal to the the second flow valve at a third time r ,,,, given by the formula. 1 until _ t »+ 5 Tre: '[49 where zdg is the estimated time delay from the time the ignition signal is emitted from the control device 24 until the ignition of the semiconductor element of the second current valve is effected, and - an extinguishing signal to the auxiliary valve 18 at or after a fourth time point z ,,,,, given by the formula 10 15 20 25 30 35 nnu ø ro a 523 487 25. 1 inch = t ”+ 5 Three; + Tur 'inches where rm is the estimated time delay from the time the extinguishing signal is emitted from the control device 24 until the extinguishing of the intended semiconductor component of the auxiliary valve 18 is effected.

För den händelse att :da är större än eller lika med rd, kan natur- ligtvis styrinrättningen 24 vara anordnad att avge släcksignalen till den första strömventilen samtidigt med tändsignalen till hjälp- ventilen. På samma sätt kan styrinrättningen 24 vara anordnad att avge släcksignalen till hjälpventilen samtidigt med tändsigna- len till den andra strömventilen i det fall att rm är större än eller lika med r”.In the event that: da is greater than or equal to rd, the control device 24 can of course be arranged to output the extinguishing signal to the first current valve at the same time as the ignition signal to the auxiliary valve. In the same way, the control device 24 can be arranged to deliver the extinguishing signal to the auxiliary valve at the same time as the ignition signal to the second current valve in the case that rm is greater than or equal to r '.

I de ovan angivna formlerna för r,,,,, rm, r,,,, och r,,,4 är TM varak- tigheten hos resonansperioden, TW varaktigheten hos uppramp- ningsperioden och TH, varaktigheten hos nedrampningsperioden, företrädesvis uppskattade enligt tidigare angivna formler.In the above formulas for r ,,,,, rm, r ,,,, and r ,,, 4, TM is the duration of the resonant period, TW the duration of the ramp-up period and TH, the duration of the ramp-up period, are preferably estimated according to previous specified formulas.

För ökad noggrannhet hos styrningen kan det vara lämpligt att även ta efterledningen hos strömventilernas likriktarorgan och/eller effektförlusterna i resonanskretsen och/eller ojämnheter i spänningsfördelningen mellan mellanledskondensatorerna 7, 8 i beaktande och justera beräkningen av varaktlgheterna TW, T", och TM och därmed beräkningarna av tidpunkterna r,,,,, rm, r,,,3 och r,,,,, med hänsyn till dessa faktorer. Nämnda faktorers inver- kan på kommuteringsförloppet fastställs lämpligen genom mät- ningar utförda på strömriktaren efter det att den monterats sam- man, vilka mätningar kan upprepas under strömriktarens livs- längd för att kompensera för förändringar orsakade av degenere- ringar hos strömriktarens komponenter.For increased accuracy of the control, it may be appropriate to also take into account the conduction of the rectifier means of the current valves and / or the power losses in the resonant circuit and / or irregularities in the voltage distribution between the intermediate capacitors 7, 8 and thus adjust the calculations TW, T ", and TM of the times r ,,,,, rm, r ,,, 3 and r ,,,,, with regard to these factors.The effect of said factors on the commutation process is suitably determined by measurements performed on the converter after it has been mounted together. - which measurements can be repeated during the life of the inverter to compensate for changes caused by degeneration of the components of the inverter.

De ovan angivna tidsfördröjningarna rd,-r,,,0 kan vara funktioner av olika variabler, främst fasströmmen. Tidsfördröjningarna rd,- rm vid olika värden på fasströmmen kan exempelvis fastställas »1111 10 15 20 25 30 o o | | no 525 487 26 genom mätningar utförda på strömriktaren efter det att den monterats samman. Dessa mätningar kan med fördel upprepas vid olika tillfällen under strömriktarens livslängd för att kompen- sera för förändringar hos nämnda tidsfördröjningar orsakade ex- empelvis av degenereringar hos strömriktarens komponenter.The above time delays rd, -r ,,, 0 can be functions of various variables, mainly the phase current. The time delays rd, - rm at different values of the phase current can for example be determined »1111 10 15 20 25 30 o o | | no 525 487 26 by measurements made on the inverter after it has been assembled. These measurements can advantageously be repeated at different times during the life of the converter to compensate for changes in said time delays caused, for example, by degenerations of the components of the converter.

Utgångspunkten för ovan angivna formler för fastställande av tid- punkterna z, är att den av modulatorn 30 angivna kommuterings- tidpunkten rf, skall komma att överensstämma med den ovan be- skrivna ekvivalenta övergångstidpunkten 1,, med erfordrad nog- grannhet.The starting point for the above formulas for determining the times z, is that the commutation time rf, specified by the modulator 30, will correspond to the above-described equivalent transition time 1 ,, with the required accuracy.

Det inses att ovan beskrivna och i patentkraven angivna släck- ning respektive tändning av en strömventils släckbara halvledar- element avser den simultana släckningen respektive tändningen av en strömventils samtliga släckbara halvledarkomponenter 13 i de fall där respektive strömventil innefattar ett flertal seriekopp- lade kretsar 12 av tidigare beskriven typ. Likaledes inses det att ovan beskrivna och i patentkraven angivna släckning respektive tändning av en hjälpventils släckbara halvledarkomponent avser den simultana släckningen respektive tändningen av en hjälp- ventils samtliga spänningssatta respektive strömsatta släckbara halvledarkomponenter 20 i de fall där hjälpventilen 18 innefattar ett flertal seriekopplade uppsättningar 22 hjälpventilkretsar 19 av tidigare beskriven typ.It will be appreciated that the extinguishing and ignition of a switch valve semiconductor semiconductor element described above and specified in the claims refers to the simultaneous extinguishing and ignition of all extinguishable semiconductor components 13 of a current valve in cases where the respective current valve comprises a plurality of series-connected circuits 12 of previous described type. Likewise, it will be appreciated that the above and described extinction or ignition of an auxiliary valve extinguishable semiconductor component refers to the simultaneous extinguishing or ignition of an auxiliary valve all energized and energized extinguishable semiconductor components 20, respectively, in cases where the auxiliary valve 18 includes a plurality of of the type previously described.

Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till de ovan beskrivna föredragna utföringsformerna, utan en mängd möjlig- heter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fack- man på området, utan att denne för den skull avviker från uppfin- ningens grundtanke sådan denna definieras i bifogade patent- krav.The invention is of course not in any way limited to the preferred embodiments described above, but a number of possibilities for modifications thereof should be obvious to a person skilled in the art, without this departing from the basic idea of the invention as defined. in the appended patent claims.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 523 :f_':j_I§_=-: " 27 PATENTKRAV10 15 20 25 30 35 523: f _ ': j_I§ _ = -: "27 PATENTKRAV 1. Förfarande för styrning av en VSC-strömriktare, vilken inne- fattar - en mellan två poler (4, 5), en positiv och en negativ, hos en Iikspänningssida hos strömriktaren anordnad seriekoppling av minst två strömventiler (2, 3), vilka strömventiler vardera innefattar ett släckbart halvledarelement och ett därmed an- tiparallellt kopplat likriktarorgan, varvid en växelspännings- fasledning (11) är ansluten till en mittpunkt (10), benämnd fasuttag, hos seriekopplingen mellan två strömventiler under uppdelande av seriekopplingen i två lika delar, - ett på strömriktarens Iikspänningssida anordnat mellanled innefattande åtminstone en mellanledskondensator (7, 8), - en resonanskrets (16) innefattande åtminstone ett kapaci- tivt organ (15), en induktor (17) och en med släckbara halv- ledarkomponenter försedd hjälpventil (18) för omladdning av nämnda kapacitiva organ (15) i samband med kommutering av fasströmmen, - en styrinrättning (24) för styrning avtändning och släckning av strömventilernas släckbara halvledarelement och hjälp- ventilens släckbara halvledarkomponenter, och - medel (31) för mätning av fasströmmen (iph), varvid nämnda tändning och släckning styrs av styrinrätt- ningen (24) i beroende av från en modulator (30) mottagna styrsignaler indikerande önskade tidpunkter (2,1) för kommute- ring, " kännetecknat därav, att styrinrättningen (24) vid verkstäl- lande av ett tilltänkt och av modulatorn (30) beordrat kommu- teringsförlopp avger styrsignaler till i kommuteringsförloppet deltagande strömventiler (2, 3) och hjälpventil (18), för tänd- ning eller släckning av dessa, vid tidpunkter (:,.) som fastställs med utgångspunkt från en av modulatorn (30) angiven önskad kommuteringstidpunkt (r,',) och en beräkningsalgoritm, vilken är baserad på kännedom om vilken inverkan de i strömrikta- ren ingående komponenterna har på det tilltänkta kommute- ringsförloppet, varvid nämnda beräkningsalgoritm utformas 10 15 20 25 30 med beaktande av villkoret att den önskade kommuteringstid- punkten (r,',) ska komma att sammanfalla med en ekvivalent övergàngstidpunkt (zu) för fasspänningen, vilken ekvivalenta övergàngstidpunkt (rn) ges av villkoret Ilf+tC juphmdr = 0 'Ir-te där up,,(z) är fasspänningen, 1,, är den ekvivalenta övergångs- tidpunkten och r, är så valt att förändringen hos fasspänningen (up,,(z)) under det tilltänkta kommuteringsförlop- pet ej påbörjats vid tidpunkten rW-zc och fullbordats vid tid- punkten r,,+rc. .A method for controlling a VSC converter, which comprises - one between two poles (4, 5), a positive and a negative, at a voltage side of the converter arranged series connection of at least two current valves (2, 3), which current valves each comprise an extinguishable semiconductor element and a rectifier means connected thereto, an alternating voltage phase line (11) being connected to a center point (10), called a phase socket, of the series connection between two current valves while dividing the series connection into two equal parts, an intermediate conductor arranged on the voltage side of the converter comprising at least one intermediate conductor capacitor (7, 8), a resonant circuit (16) comprising at least one capacitive means (15), an inductor (17) and an auxiliary valve (18) provided with extinguishing semiconductor components for recharging said capacitive means (15) in connection with commutation of the phase current, - a control device (24) for controlling the switching on and off of the current valves extinguishing semiconductor elements and the extinguishing semiconductor components of the auxiliary valve, and - means (31) for measuring the phase current (iph), said ignition and extinguishing being controlled by the control device (24) depending on control desired indicating control signals received from a modulator (30) (2,1) for commutation, "characterized in that the control device (24), when performing an intended commutation process and ordered by the modulator (30), emits control signals to current valves (2, 3) and auxiliary valve participating in the commutation process. (18), for switching them on or off, at times (:,.) Determined on the basis of a desired commutation time (r, ',) specified by the modulator (30) and a calculation algorithm, which is based on knowledge of what effect the components included in the converter have on the intended commutation process, wherein said calculation algorithm is designed taking into account the condition that the desired commutation the time point (r, ',) shall coincide with an equivalent transition time (zu) for the phase voltage, which equivalent transition time (rn) is given by the condition Ilf + tC juphmdr = 0' Ir-te where up ,, (z) is the phase voltage, 1 ,, is the equivalent transition time and r, is so chosen that the change of the phase voltage (up ,, (z)) during the intended commutation process has not started at the time rW-zc and is completed at the time r, , + rc. . 2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat därav, att värdet på mellanledsspänningen, värdet på fasströmmen (i,,,,), värdet på snubberkapacitansen (Cs) samt värdet på induktansen (L ) feå' hos resonanskretsen (16) tas i beaktande i nämnda beräk- ningsalgoritm. .Method according to claim 1, characterized in that the value of the intermediate voltage, the value of the phase current (i ,,,,), the value of the snubber capacitance (Cs) and the value of the inductance (L) fe 'of the resonant circuit (16) are taken into account in said calculation algorithm. . 3. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat därav, att värdet på induktansen (Lm) hos resonanskretsen (16) och/eller värdet på snubberkapacitansen (CS) fastställs genom mätningar ut- förda på strömriktaren. .Method according to Claim 2, characterized in that the value of the inductance (Lm) of the resonant circuit (16) and / or the value of the snubber capacitance (CS) are determined by measurements carried out on the converter. . 4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat därav, att mätningarna för fastställande av värdet på induktansen (LM) hos resonans- kretsen (16) och/eller värdet pà snubberkapacitansen (CS) ut- förs vid upprepade tillfällen under strömriktarens livslängd för att kompensera för förändringar hos dessa värden. .Method according to claim 3, characterized in that the measurements for determining the value of the inductance (LM) of the resonant circuit (16) and / or the value of the snubber capacitance (CS) are performed repeatedly during the lifetime of the converter to compensate for changes in these values. . 5. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat därav, att värdet på induktansen (LM) hos resonanskretsen (16) och/eller värdet på snubberkapacitansen (CS) uppdateras och justeras konti- nuerligt baserat på mätningar gjorda under tidigare kommute- ringsförlopp. 10 15 20 25 30 35 .u u.. . .. .. _, ,, !:::'.:::-:::---"-'.': ;'~ 1". -u- o - f-i SUG-I '.'- . . . ' ' "I'=;.. r._n n aíne a n gMethod according to Claim 3, characterized in that the value of the inductance (LM) of the resonant circuit (16) and / or the value of the snubber capacitance (CS) are continuously updated and adjusted based on measurements made during previous commutation processes. 10 15 20 25 30 35 .u u ... .. .. _, ,,! ::: '. ::: - ::: --- "-'. ':;' ~ 1". -u- o - f-i SUG-I '.'-. . . '' "I '=; .. r._n n aíne a n g 6. Förfarande enligt något av kraven 2-5, kännetecknat därav, att värdet på spänningarna (um) över mellanledskondensato- rerna (7, 8) fastställs genom kontinuerliga mätningar.Method according to one of Claims 2 to 5, characterized in that the value of the voltages (μm) across the intermediate capacitors (7, 8) is determined by continuous measurements. 7. Förfarande enligt något av kraven 2-6, kännetecknat därav, att variationen hos fasströmmen (iph) under det tilltänkta kom- muteringsförloppet tas i beaktande i nämnda beräkningsalgo- ritm.Method according to any one of claims 2-6, characterized in that the variation of the phase current (iph) during the intended commutation process is taken into account in said calculation algorithm. 8. Förfarande enligt krav 7, kännetecknat därav, att en linjär modell av den till fasuttaget anslutna lasten används för att beskriva fasströmmens variation under det tilltänkta kommute- ringsförloppet.Method according to Claim 7, characterized in that a linear model of the load connected to the phase socket is used to describe the variation of the phase current during the intended commutation process. 9. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att i beräkningsalgoritmen ingående parametervärden uppdateras och justeras kontinuerligt baserat på mätningar gjorda under tidigare kommuteringsförlopp.Method according to one of the preceding claims, characterized in that parameter values included in the calculation algorithm are continuously updated and adjusted based on measurements made during previous commutation processes. 10. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att strömriktaren utgörs av en ARCP-strömriktare, var- vid mellanledet innefattar en mellan de två polerna (4, 5) hos strömriktarens likspänningssida anordnad seriekoppling av minst två mellanledskondensatorer (7, 8), och resonanskret- sen (16) innefattar en mellan fasuttaget (10) och en mittpunkt (9) hos nämnda seriekoppling av mellanledskondensatorer (7, 8) anordnad seriekoppling av en induktor (17) och en hjälp- ventil (18), vilken hjälpventil (18) innefattar åtminstone två släckbara halvledarkomponenter (20) anordnade i motsatt po- laritet i förhållande till varandra, varvid resonanskretsen vidare innefattar kapacitiva organ (15) vilka vart och ett är kopplat i serie med nämnda induktor (17) och hjälpventil (18) och pa- rallellt med en av nämnda strömventiler (2, 3):Method according to one of the preceding claims, characterized in that the converter is constituted by an ARCP converter, the intermediate link comprising a series connection of at least two intermediate capacitors (7, 8) arranged between the two poles (4, 5) of the DC side of the converter. , and the resonant circuit (16) comprises a series connection of an inductor (17) and an auxiliary valve (18) arranged between the phase socket (10) and a center point (9) of said series connection of intermediate capacitors (7, 8), which auxiliary valve (18) comprises at least two extinguishing semiconductor components (20) arranged in opposite polarity relative to each other, the resonant circuit further comprising capacitive means (15) each connected in series with said inductor (17) and auxiliary valve (18). and in parallel with one of said flow valves (2, 3): 11. Förfarande enligt krav 10, kännetecknat därav, att vid ett kommuteringsförlopp innebärande en av resonanskretsen icke bistådd kommutering av fasströmmen (iph) från ett släckbart 10 15 20 25 30 30 halvledarelement hos en första strömventil (2, 3) till ett likrik- tarorgan hos en andra strömventil (3, 2) bringas styrinrätt- ningen att avge: - en släcksignal till den första strömventilen vid en första tid- punkt (rn) som ges av formeln tn=tfr'_T1'td1 2 där 1,, är nämnda första tidpunkt, rf, den önskande kommute- ringstidpunkten given av modulatorn (30), T, den uppskattade varaktigheten hos kommuteringsförloppet, och rd, den upp- skattade tidsfördröjningen från det att släcksignalen avges från styrinrättningen (24) till det att släckningen av halvleda- relementet hos den första strömventilen verkställs, samt - en tändsignal till den andra strömventilen vid eller efter en andra tidpunkt (rn) som ges av formeln . 1 t12_tu+ïT1'td2 där 1,2 är nämnda andra tidpunkt och rd, den uppskattade tidsfördröjningen från det att tändsignalen avges från styrin- rättningen (24) till det att tändningen av halvledarelementet hos den andra strömventilen verkställs. Förfarande enligt krav 11, kännetecknat därav, att T, ges av formeln där ip, är fasströmmen, C, snubberkapacitansen och U, spän- ningen över mellanledet. 5 10 15 20 25 30 35 525 487 31 Förfarande enligt krav 12, kännetecknat därav, att formeln för beräkning av T, justeras med hänsyn till efterledningen hos den första strömventilens halvledarelement. Förfarande enligt något av kraven 10-13, kännetecknat därav, att vid ett kommuteringsförlopp innebärande en av re- sonanskretsen bistådd kommutering av fasströmmen (iph) från ett släckbart halvledarelement hos en första strömventil (2 ,3) till ett likriktarorgan hos en andra strömventil (3, 2) bringas styrinrättningen (24) att avge: - en tändsignal till hjälpventilen (18) vid en första tidpunkt (rm) som ges av formeln där rm är nämnda första tidpunkt, rf, den önskande kommute- ringstidpunkten given av modulatorn (30), T,, den uppskattade varaktigheten hos kommuteringsförloppet, och rd, den upp- skattade tidsfördröjningen från det att tändsignalen avges från styrinrättningen (24) till det att tändningen av avsedd halvle- darkomponent hos hjälpventilen (18) verkställs, - en släcksignal till den första strömventilen vid eller före en andra tidpunkt (rm) som ges av formeln 1 tm = t; ' ET!! " td4 där f", är nämnda andra tidpunkt och rd, är den uppskattade tidsfördröjningen från det att släcksignalen avges från styrin- rättningen (24) till det att släckningen av halvledarelementet hos den första hjälpventilen verkställs, - en tändsignal till den andra strömventilen vid en tredje tid- punkt (zm) som ges av formeln 10 15 20 25 30 523 487 32 där r”, är nämnda tredje tidpunkt och rd, är den uppskattade tidsfördröjningen från det att tändsignalen avges från styrin- rättningen (24) till det att tändningen av halvledarelementet hos den andra strömventilen verkställs, samt - en släcksignal till hjälpventilen (18) vid eller efter en fjärde tidpunkt (z”4) som ges av formeln . 1 + ET” " tdø där z”4 är nämnda fjärde tidpunkt och :dö är den uppskattade tidsfördröjningen från det att släcksignalen avges från styrin- rättningen (24) till det att släckningen av avsedd halvledar- komponent hos hjälpventilen verkställs. Förfarande enligt krav 14, kännetecknat därav, att T” ges av formeln 2Z -i T” = -l- zr-Zarctan -o-I-ph-l wo Ud där i” är fasströmmen, U” spänningen över mellanledet, w = -1-- och Z = Lf", varvid C är snubberkapacitan- 0 L 0 C x sen och LM är induktansen hos resonanskretsen (16). res s 1' Förfarande enligt krav 15, kännetecknat därav, att formeln för beräkning av T” justeras med hänsyn till efterledningen hos den första strömventilens halvledarelement och/eller ef- fektförlusterna i resonanskretsen och/eller ojämnheter i spän- ningsfördelningen mellan mellanledskondensatorerna (7, 8). 10 15 20 25 30 523 487 o v c n u: 33 Förfarande enligt något av kraven 10-16, kännetecknat därav, att vid ett kommuteringsförlopp innebärande en av re- sonanskretsen bistàdd kommutering av fasströmmen (flm) från ett likriktarorgan hos en första strömventil (2, 3) till ett släck- bart halvledarelement hos en andra strömventil (3, 2) bringas styrinrättningen (24) att avge: - en tändsignal till hjälpventilen (18) vid en första tidpunkt (r,,,,) som ges av formeln där r,,,, är nämnda första tidpunkt, rf, den önskande kommute- ringstidpunkten given av modulatorn (30), 22,: den uppskat- tade varaktigheten hos resonansperioden, TW den uppskat- tade varaktigheten hos upprampningsperioden och t), den uppskattade tidsfördröjningen från det att tändsignalen avges från styrinrättningen (24) till det att tändningen av avsedd halvledarkomponent hos hjälpventilen verkställs, - en släcksignal till den första strömventilen vid eller före en andra tidpunkt (rm) som ges av formeln där rm är nämnda andra tidpunkt och :ds är den uppskattade tidsfördröjningen från det att släcksignalen avges från styrin- rättningen 24 till det att släckningen av halvledarelementet hos den första hjälpventilen verkställs, - en tändsignal till den andra strömventilen vid en tredje tid- punkt (z,,,,) som ges av formeln Û _ 1 tm: _ fr, + :Tres ' tas 10 15 20 25 30 35 523 487 34 där rm, är nämnda tredje tidpunkt och 4,9 den uppskattade tidsfördröjningen från det att tändsignalen avges från styrin- rättningen (24) till det att tändningen av halvledarelementet hos den andra strömventilen verkställs, samt - en släcksignal till hjälpventiien (18) vid eller efter en fjärde tidpunkt (rm) som ges av formeln . 1 tur-z = t» + ET + T ' tdio TEI I' där rm är nämnda fjärde tidpunkt, T", den uppskattade varak- tigheten hos nedrampningsperioden och rm den uppskattade tidsfördröjningen från det att släcksignalen avges från styrin- rättningen (24) till det att släckningen av avsedd halvledar- komponent hos hjälpventilen verkställs. Förfarande enligt krav 17, kännetecknat därav, att: T", ges av formeln där L", är induktansen hos resonanskretsen (16), im fas- strömmen, ud, spänningen mellan en första av polerna (4, 5) och mellanledets mittpunkt (9) vid kommutering av fasström- men från en strömventil (2, 3) anordnad mellan nämnda första pol (4, 5) och fasuttaget (10) till en strömventil (3, 2) anordnad mellan den andra polen (5, 4) och fasuttaget (10), medan ud, är spänningen mellan den andra polen (5, 4) och mellanledets mittpunkt (9) vid kommutering av fasströmmen från en ström- ventil (3, 2) anordnad mellan den andra polen (5, 4) och fas- uttaget (10) till en strömventil (2, 3) anordnad mellan den för- sta polen (4, 5) och fasuttaget (10), 10 15 20 25 30 1523 487 35 TN, ges av formeln där u), är spänningen mellan den andra polen (5, 4) och mel- lanledets mittpunkt (9) vid kommutering av fasströmmen från en strömventil (2, 3) anordnad mellan den första polen (4, 5) och fasuttaget (10) till en strömventil (3, 2) anordnad mellan den andra polen (5, 4) och fasuttaget (10), medan udj. är spän- ningen mellan den första polen (4, 5) och mellanledets mitt- punkt (9) vid kommutering av fasströmmen från en strömventil (3, 2) anordnad mellan den andra polen (5, 4) och fasuttaget (10) till en strömventil (2, 3) anordnad mellan den första polen (4, 5) och fasuttaget (10), och TW ges av formeln där wo = Förfarande enligt krav 18, kännetecknat därav, att formeln för beräkning av Tm justeras med hänsyn till efterledningen hos strömventilernas likriktarorgan och/eller effektförlusterna i resonanskretsen och/eller ojämnheter i spänningsfördelningen mellan mellanledskondensatorerna (7, 8). Förfarande enligt något av kraven 11-19, kännetecknat därav, att respektive tidsfördröjning (zu-rdw) uppskattas med ledning av ett uppmätt värde på fasströmmen"(ip,,). Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att styrinrättningen (24) mottager de styrsignaler som 523 487 36 indikerar önskade kommuteringstidpunkter (1,1) från en PWM- modulator.Method according to claim 10, characterized in that in a commutation process involving a commutation of the phase current (iph) not assisted by the resonant circuit from a quenchable semiconductor element of a first current valve (2, 3) to a rectifier means of a second flow valve (3, 2), the control device is caused to emit: - an extinguishing signal to the first flow valve at a first time (rn) given by the formula tn = tfr'_T1'td1 2 where 1 ,, is said first time, rf, the desired commutation time given by the modulator (30), T, the estimated duration of the commutation process, and rd, the estimated time delay from the output of the quench signal (24) to the quenching of the semiconductor device; the element of the first flow valve is executed, and - an ignition signal to the second flow valve at or after a second time (rn) given by the formula. 1 t12_tu + ïT1'td2 where 1,2 is said second time and rd, the estimated time delay from the time the ignition signal is emitted from the control device (24) until the ignition of the semiconductor element of the second current valve is effected. Process according to Claim 11, characterized in that T 1 is given by the formula where ip 1 is the phase current, C, the snubber capacitance and U, the voltage across the intermediate link. A method according to claim 12, characterized in that the formula for calculating T, is adjusted with respect to the aftermath of the semiconductor element of the first current valve. Method according to one of Claims 10 to 13, characterized in that in a commutation process involving a commutation of the phase current (iph) assisted by the resonant circuit from an extinguishing semiconductor element of a first current valve (2, 3) to a rectifier means of a second current valve ( 3, 2), the control device (24) is caused to emit: - an ignition signal to the auxiliary valve (18) at a first time (rm) given by the formula where rm is said first time, rf, the desired commutation time given by the modulator (30 ), T ,, the estimated duration of the commutation process, and rd, the estimated time delay from the time the ignition signal is emitted from the control device (24) until the ignition of the intended semiconductor component of the auxiliary valve (18) is effected, - an extinguishing signal to the the first flow valve at or before a second time (rm) given by the formula 1 tm = t; 'ET !! "td4 where f", is said second time and rd, is the estimated time delay from the output of the quenching signal from the control device (24) to the execution of the quenching of the semiconductor element of the first auxiliary valve, an ignition signal to the second current valve at a third time (zm) given by the formula 10 15 20 25 30 523 487 32 where r ", is said third time and rd, is the estimated time delay from the time the ignition signal is emitted from the control device (24) until the ignition of the semiconductor element of the second current valve is executed, and - an extinguishing signal to the auxiliary valve (18) at or after a fourth time (z ”4) given by the formula. 1 + ET "" tdø where z "4 is said fourth time and: dö is the estimated time delay from the extinguishing signal being emitted from the control device (24) to the extinguishing of the intended semiconductor component of the auxiliary valve being carried out. , characterized in that T "is given by the formula 2Z -i T" = -l- zr-Zarctan -oI-ph-l wo Ud where i "is the phase current, U" the voltage across the intermediate, w = -1-- and Z = Lf ", where C is the snubber capacitance 0 L 0 C x sen and LM is the inductance of the resonant circuit (16). A method according to claim 15, characterized in that the formula for calculating T 'is adjusted with regard to the conduction of the semiconductor element of the first current valve and / or the power losses in the resonant circuit and / or irregularities in the voltage distribution between the intermediate capacitors (7, 8). Method according to one of Claims 10 to 16, characterized in that in a commutation process involving commutation of the phase current (flm) assisted by the resonant circuit from a rectifier means of a first current valve (2, 3). ) to an extinguishing semiconductor element of a second current valve (3, 2), the control device (24) is caused to emit: an ignition signal to the auxiliary valve (18) at a first time (r ,,,,) given by the formula where r, ,,, is said first time, rf, the desired commutation time given by the modulator (30), 22 ,: the estimated duration of the resonant period, TW the estimated duration of the ramp-up period and t), the estimated time delay from the that the ignition signal is emitted from the control device (24) until the ignition of the intended semiconductor component of the auxiliary valve is effected, - an extinguishing signal to the first current valve at or before a second time (rm) given by the formula where rm is said second t id point and: ds is the estimated time delay from the switch-off signal being emitted from the control device 24 until the switch-off of the semiconductor element of the first auxiliary valve is carried out, - an ignition signal to the second current valve at a third time point (z ,,,,) given by the formula Û _ 1 tm: _ fr, +: Tres' is taken 10 15 20 25 30 35 523 487 34 where rm, is said third time and 4.9 is the estimated time delay from the time the ignition signal is emitted from the control device ( 24) until the ignition of the semiconductor element of the second current valve is effected, and - an extinguishing signal to the auxiliary valve (18) at or after a fourth time (rm) given by the formula. 1 tur-z = t »+ ET + T 'tdio TEI I' where rm is said fourth time, T", the estimated duration of the ramp-down period and rm is the estimated time delay from the time the extinguishing signal is emitted from the control device (24) The method according to claim 17, characterized in that: T ", given by the formula where L", is the inductance of the resonant circuit (16), in the phase current, out, the voltage between a first of the poles (4, 5) and the center point (9) of the intermediate link when commutating the phase current from a current valve (2, 3) arranged between said first pole (4, 5) and the phase socket (10) to a current valve (3, 2) arranged between the second pole (5, 4) and the phase socket (10), while ud, is the voltage between the second pole (5, 4) and the center point (9) of the intermediate link when commutating the phase current from a current valve (3, 2) arranged between the second pole (5, 4) and the phase socket (10) of a flow valve (2, 3) arranged between the the first pole (4, 5) and the phase socket (10), 10 15 20 25 30 1523 487 35 TN, is given by the formula where u), the voltage between the second pole (5, 4) and the midpoint of the intermediate joint (9 ) when commutating the phase current from a current valve (2, 3) arranged between the first pole (4, 5) and the phase socket (10) to a current valve (3, 2) arranged between the second pole (5, 4) and the phase socket (10 ), while udj. is the voltage between the first pole (4, 5) and the center point (9) of the intermediate link when commutating the phase current from a current valve (3, 2) arranged between the second pole (5, 4) and the phase socket (10) to a current valve (2, 3) arranged between the first pole (4, 5) and the phase socket (10), and TW is given by the formula where wo = Method according to claim 18, characterized in that the formula for calculating Tm is adjusted with regard to the aftermath of the rectifier means of the current valves and / or the power losses in the resonant circuit and / or irregularities in the voltage distribution between the intermediate capacitors (7, 8). Method according to one of Claims 11 to 19, characterized in that the respective time delay (zu-rdw) is estimated on the basis of a measured value of the phase current "(ip ,,). A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the control device (24 ) receives the control signals indicating the desired commutation times (1,1) from a PWM modulator.
SE0102532A 2001-07-16 2001-07-16 Procedure for controlling a rectifier SE523487C2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0102532A SE523487C2 (en) 2001-07-16 2001-07-16 Procedure for controlling a rectifier
EP02744021A EP1407532A1 (en) 2001-07-16 2002-06-19 A method for controlling a converter
US10/484,091 US20040246746A1 (en) 2001-07-16 2002-06-19 Method for controlling a converter
PCT/SE2002/001195 WO2003009460A1 (en) 2001-07-16 2002-06-19 A method for controlling a converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0102532A SE523487C2 (en) 2001-07-16 2001-07-16 Procedure for controlling a rectifier

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0102532D0 SE0102532D0 (en) 2001-07-16
SE0102532L SE0102532L (en) 2003-01-17
SE523487C2 true SE523487C2 (en) 2004-04-20

Family

ID=20284864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0102532A SE523487C2 (en) 2001-07-16 2001-07-16 Procedure for controlling a rectifier

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20040246746A1 (en)
EP (1) EP1407532A1 (en)
SE (1) SE523487C2 (en)
WO (1) WO2003009460A1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE523523C2 (en) * 2001-09-21 2004-04-27 Abb Ab Converters and method of controlling them
FR2933547B1 (en) * 2008-07-01 2010-09-10 Converteam Sas ONDULATOR THREE LEVELS
CN103119821B (en) 2010-09-30 2016-01-13 Abb研究有限公司 Multiterminal HVDC system coordination controls
WO2013005498A1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 富士電機株式会社 Multilevel conversion circuit
JP2013223274A (en) * 2012-04-13 2013-10-28 Fuji Electric Co Ltd Multilevel power conversion device
CN103337972B (en) 2013-05-22 2014-06-18 华中科技大学 Mixed type transverter and wind power generation system
GB201309282D0 (en) 2013-05-23 2013-07-10 Shimadzu Corp Circuit for generating a voltage waveform
JP6172088B2 (en) * 2014-08-19 2017-08-02 株式会社デンソー Resonant current limiter
CN104600997B (en) * 2015-02-04 2017-02-22 国家电网公司 Self coupled modular multilevel high-voltage DC-DC transformer and control method thereof

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4730242A (en) * 1986-09-25 1988-03-08 Wisconsin Alumni Research Foundation Static power conversion and apparatus having essentially zero switching losses
US5047913A (en) * 1990-09-17 1991-09-10 General Electric Company Method for controlling a power converter using an auxiliary resonant commutation circuit
US5572418A (en) * 1993-08-23 1996-11-05 Yuasa Corporation Quasi-resonant PWM inverter
SE520786C2 (en) * 1997-03-24 2003-08-26 Abb Ab Electric power transmission system
SE510482C2 (en) * 1997-10-10 1999-05-25 Asea Brown Boveri Device for voltage setting of a self-commutated (VSC) inverter
SE512795C2 (en) * 1998-09-18 2000-05-15 Abb Ab VSCconverter
US6519169B1 (en) * 1999-03-29 2003-02-11 Abb Ab Multiphase inverter with series of connected phase legs
US6603675B1 (en) * 2002-01-17 2003-08-05 Abb Ab Apparatus and a method for voltage conversion
SE524447C2 (en) * 2002-08-08 2004-08-10 Abb Ab Converters and method of controlling them

Also Published As

Publication number Publication date
SE0102532L (en) 2003-01-17
SE0102532D0 (en) 2001-07-16
WO2003009460A1 (en) 2003-01-30
EP1407532A1 (en) 2004-04-14
US20040246746A1 (en) 2004-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9325252B2 (en) Multilevel converter systems and sinusoidal pulse width modulation methods
US9310421B2 (en) Apparatus for testing thyristor valve
US9520800B2 (en) Multilevel converter systems and methods with reduced common mode voltage
US20170271997A1 (en) Standby and charging of modular multilevel converters
KR20130100285A (en) Hvdc converter with neutral-point connected zero-sequence dump resistor
JP2010512134A (en) Current converter
US10361624B2 (en) Multi-cell power converter with improved start-up routine
Rezanejad et al. Modular switched capacitor voltage multiplier topology for pulsed power supply
US20180241321A1 (en) Voltage source converter and control thereof
US9467065B2 (en) Method and apparatus for controlling a multilevel soft switching power converter
US20150357901A1 (en) Voltage source converter
EP1407533B1 (en) A converter and a method for controlling a converter
SE523487C2 (en) Procedure for controlling a rectifier
US11139751B2 (en) Multiphase multilevel power converter having a drive and a passive frequency filter, and method for driving the multiphase multilevel power converter
WO2013135300A1 (en) Arrangement for conversion between ac and dc
Shi et al. A novel ISOP current-fed modular dual-active-bridge (CF-MDAB) DC-DC converter with DC fault ride-through capability for MVDC application
KR20110135126A (en) Inrush current prevention device of cascade multilevel high voltage inverter
US20240333124A1 (en) Balancer Circuit for Series Connection of Two DC-Link Capacitors, Method for Controlling the Balancer Circuit and Converter Arrangement
US20180367134A1 (en) Voltage balancing of voltage source converters
EP1487094A1 (en) A converter and a method for control thereof
EP1388929A2 (en) A converter and a method for control thereof
Sung et al. A simple snubber configuration for three-level GTO inverters
Phukan et al. Start-Up Techniques and Universal Closed Loop Control of Immittance Network Based Resonant Converter
SU1742968A1 (en) Source of power supply for technological installations of direct current
WO2003009458A1 (en) A converter and a method for control thereof

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed